36.3 标准控制器

36.3 标准控制器

    在图的底部，（简化的）设备接口包含三个寄存器：一个状态寄存器，它可以被读取用以获取当前的设备状态；一个命令寄存器，用以告诉设备执行某一任务；和一个数据寄存器用以向设备传递数据或者从设备获取数据。通过读写这些寄存器，操作系统可以控制设备的行为。
    现在让我们描绘一下，操作系统为了让设备为它做一些事情，与设备之间一次典型的交互过程。协议如下：

While (STATUS == BUSY)
　　; // wait until device is not busy
Write data to DATA register
Write command to COMMAND register
　　(Doing so starts the device and executes the command)
While (STATUS == BUSY)
　　; // wait until device is done with your request

    协议有四步。第一步，操作系统反复的读取状态寄存器的内容，等待直到设备准备好接收命令；我们称之为轮询设备（基本上，只是询问它发生了什么）。第二步，操作系统发送一些数据到设备数据寄存器；例如，可以想象这个设备是个硬盘，需要多次写入才能将一个磁盘块（例如4kb）传送到设备中。当CPU参与数据移动（正如上面的协议示例）时，我们称之为可编程I/O（PIO）。第三步，操作系统向设备命令寄存器写入一个命令；这样做隐含地使设备知道数据已经提供，并且应当开始执行命令。最后，操作系统通过另一个轮询等待设备完成，等待中看它是否完成（之后可以的得到一个错误代码指示出成功或失败）。
    这一基本的协议在简单有效上有其积极的一面。然而，这其中包含了一些低效率和不便。在协议中，可能你注意到的第一个问题是轮询看起来是低效率的；明显地，它浪费了大量的CPU时间只是为了等待设备完成它正在进行的活动，而不是切换到另一个准备就绪的进程从而更充分的利用CPU。

关键：如何避免轮询开销

    操作系统如何不用频繁的轮询就能检查设备状态，从而降低设备管理所需的CPU开销？