我是一个键盘，和我的兄弟鼠标一样，是个典型的输入设备，像我这样的I/O设备多如牛毛，比如显卡，声卡，网卡，打印机，扫描仪，CD-ROM等等。
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4 Z I* l4 s7 j# n. P1 d1 g CPU和内存很明显是第一等公民，这一对好基友占据着二环内最核心、最金贵的土地，居高临下对外发号施令，从各处“抢劫”二进制数据到自己的地界来。其他的都被归类到二等公民，居住在5环以外，统称为输入输出（I/O）设备。/ j4 B( w1 l* I3 i& r7 b; D
) Z0 T1 c" b7 ]; H% c' Z 这个世界存在阶级歧视的，我确信。#381:, P; i/ W) O$ n/ [8 B# `
" N7 j+ \& |0 D. D, I 有些设备居无定所，通过USB临时接入到计算机，待个三五天就走，典型的“北漂”。
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哦对了，我必须得说明，硬盘的地位有点特殊，虽然它也是个I/O设备，但是它存储着所有的程序和数据，包括操作系统老大！" j/ x5 A$ R8 l- D
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虽然经常被CPU和内存嘲笑，但硬盘应该属于1.5等子民，住在三环以里。操作系统老大把我们这些二等公民笼统的划分为两类：块设备和字符设备。, E& x! a, L' p
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硬盘，CD-ROM,U盘是典型的块设备，数据存储在固定大小的块中，每个块都有一个地址，就样门牌号那样。像我，鼠标，打印机很明显就是字符设备，哪有什么块结构？ 就是用一个个字符组成的流而已，也没有什么地址。
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$ ?9 g T6 j; F0 L 还有一种分法是存储设备（硬盘），传输设备（网卡，调制解调器）、人机交互设备（我和鼠标，显示器也算），不管怎么划分，我们二等公民的身份都无法更改，也住不到二环去，那里房价实在太贵了。
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夜深人静的时候，我和二等公民朋友们经常探讨这个经久不衰的问题：咱都是人，为啥就住不到二环去？
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2 w1 X( O5 T0 v 鼠标说：这都是命啊，计算机刚发明的时候，只有最基本的计算功能和存储功能，哪有什么显卡，声卡，网卡？CPU和内存的祖先占据了二环，并且一直在那里经营至今，现在都不知道是多少代了。
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我说：唉，也是，我们的祖先还是出现晚了，没有占据好地界儿。
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网卡说：这个不对的，关键是我们没本事，干不了CPU的活啊。
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; Z/ ^& N, U5 |- m# s “那算啥，我的GPU运算速度已经很厉害了，很多超级计算机还用我做运算部件呢，知道不？”显卡说。
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1 I1 v: A$ ~$ ] 鼠标说：别想那么多，其实二环生活也不轻松，你看看一开机，CPU阿甘和内存就忙的不可开交，累得要死。像我和键盘，尤其是你键盘，除了码农写程序，半天都不用一下，还是知足吧。
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总 线 和 端 口 . n, T% B6 w* P0 C3 O: H" ?
虽然我们是住在五环外的二等公民，但是CPU还得和我们打交道，那CPU是怎么和我们联系的？. H& [, a' \+ X" [. b
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% @7 f: B2 e* x- t) `; N' \9 C9 J 一种办法就是CPU和每个I/O设备之间都扯一根线，有多少个设备就扯多少根，组成了一个以CPU为中心的星型布局，很明显这样太麻烦了，尤其是来了新设备怎么办？
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后来我们采用了“总线”这个概念，大家都挂到这一条“总线”上，CPU想找谁了，就在上面吼一声。( w. x+ W! {3 U- _% o- `
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当然这种方式也有缺点，当一个人在总线上吼叫的时候会霸占总线，其他人都得等待。还有这么多设备，CPU怎么知道谁是谁？
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首先肯定得给每个设备编号，比方说硬盘（更准确一点是，硬盘控制器）的编号是320,图形控制器的编号是3D0，这个编号就被称为IO端口。有时候CPU会更懒，他和内存商量好，把我们这些IO端口映射到内存中去，这样CPU访问我们的时候，就像访问内存地址一样了。称为内存映射I/O: |; {0 U+ @9 n$ I# o( o: p( z
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轮 询（程序式I/O） 现在CPU知道了我们在哪儿，还知道我们的编号，接下来就可以和我们通信了。这时候我们又遇到了那个老问题：CPU太快，而我们I/O设备太慢，毕竟机械设备的速度是无法和电子设备相媲美的。#365:
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比如说有个进程要读取硬盘上的文件，CPU代表该进程向磁盘控制器发出指令：
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+ k- f" `: [& ~. Q2 v4 }$ D CPU：硬盘硬盘，把你第1023689号磁盘块的内容给我拿过来
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硬盘：好的。) }$ {% S& d d
6 {& |/ {. e+ q# T2 B) T2 _ CPU：弄好了没有？
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硬盘：还没有。8 |! x. N# G( e6 t$ V
) K1 z6 b+ I) o V3 W, c CPU:弄好了没有？？9 F# F8 N9 ~7 E. Q( ~1 v1 l
7 `; l- Z1 d* ~* m 硬盘：还没有还没有。。
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' m3 Q6 u. O5 Z CPU:到底弄好没有？快点！
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- r; n7 o# {# x: i7 G; r- ` 硬盘：都说过没弄好了！！！
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0 @! X3 q- W9 e7 \ CPU:弄好了没有？！
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硬盘：@#￥%……&&#j332:7 w$ \2 o. D/ n c1 D5 |9 u+ B) S
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CPU一直霸占着总线，不厌其烦的问硬盘弄好了没有，别的啥事也不做，这叫做轮询，或者叫做程序控制的I/O. @6 u+ H% b) G& }( h* A. Z
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由于CPU比硬盘快百万倍，很明显CPU被浪费了。' k2 i9 l7 {! a% b1 R1 @
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中 断 ; a* p; O6 M7 m- d
大家都觉得这样不合适，因为CPU忙着和硬盘“卿卿我我”，把别的I/O都抛弃了，像我，鼠标即使有什么数据等着CPU读取，他也不搭理我们。
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6 ]! S2 A' j$ o 后来就改成了这种方式：
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CPU：硬盘硬盘，把你第1023689号磁盘块的内容给我拿过来，你弄好了以后告儿我一声。6 x# I: u8 d& k
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硬盘：我怎么告诉你啊？
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CPU：我有一个中断请求线，你弄完了可以往这个地方发信号，我每次执行完一个指令都会检查。
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硬盘：好的（CPU干别的事儿去了，当前进程A阻塞，另外一个就绪的进程B开始执行）
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7 n( }$ T5 r* A5 g9 O 过了不知道多少纳秒。。。。。
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硬盘：CPU，数据好了，赶紧过来取走。- c8 A# W! `4 S7 {5 l* W( W
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CPU：稍等，我把当前的进程B给保存了，然后就去处理。（CPU执行中断处理程序，读取数据.....）
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9 V. [# v. x+ E& s 这就是“中断”方式，有了中断以后，这些平时都不怎么露面的I/O设备都跳出了抢着发中断，“调戏”CPU,CPU乱成了一团，系统也乱成了一团。CPU不胜其烦，后来专门找了一个叫中断控制器的家伙专门负责协调，这家伙确实厉害，一上场就说：
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只有我才能给CPU发中断，你们的中断请求统统发给我啊，我来裁决谁的优先级高，谁能“调戏”CPU。
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& W6 Q+ T( l0 @ Q8 s8 G" p3 R9 e2 \- B 这样一来系统清净了。#j337:. `9 M9 S" F4 B: J! x7 P7 H u) _
8 M+ s* w! v O4 k) [& r; @& Y/ I 注：这种“中断”的方式，其实就是一种异步的、事件驱动的处理思想，在计算机软硬件上应用非常广泛，例如Node.js,AJAX等等
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但是我知道，CPU和内存才是系统的核心，CPU运算时候只认内存这个好基友，所以所有的数据不管是谁产生的，不管是1.5等公民硬盘，还是2等公民键盘，鼠标等，数据统统都得搬到内存去。- c4 l+ b) ~: E4 _) i$ U: ?
" ?( I9 \5 x' J% ~8 t& T# [5 ^ 这就给我们带来了一个挑战：数据的搬运。: T# _" G% H2 Q$ ~1 S
# w1 u" U% g8 \* u$ g 中断的方式对于小数据量传输是有效的，像我是一个键盘，每次你按下一个键以后，我就会发出一个中断告诉CPU，CPU就能发出指令，把这个一个键对应的字符搬到内存。
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) K9 d' I2 z5 K B 但是对于大数据量传输尤其是像硬盘这样的，CPU还得花费大量的时间和精力不断的发出指令，让磁盘控制器把数据从硬盘搬到内存去，这相当于又陷入了程序式I/O的陷阱。对于类似这样的情况，我们也有办法处理，就是用一个DMA控制器，使用这个专用的处理器进行I/O设备和内存之间直接的数据传输，脏活累活都被这个DMA给处理了。/ L6 w' |9 |. {0 R+ @- n4 W7 w
e9 C) e8 _# Z' F CPU：硬盘硬盘，把你第2333333号磁盘块的内容发送到内存的xxx地址去，弄完了告诉我，我去干别的事儿去了。
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4 n2 k, E1 o8 ^3 N& M' L2 f5 v 硬盘：好咧，DMA，我这儿有数据要传输，数据一共有4096个字节，要传输到内存的xxx地址去。* p l% T+ u+ Q# T$ g
' N9 ]4 e0 c. e( J0 F DMA：没问题！（DMA控制器开始哼哧哼哧的干活，把这4096个字节复制到xxx地址）
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! C$ ?0 y# ^' ~4 \ DMA：CPU，数据已经在内存中了，可以用了啊。) S0 _0 ~: d3 s7 Q9 A" l' H
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CPU：怪不得刚才有时候我没法使用总线，是不是你小子霸占着啊？
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0 ~% }2 h5 w6 w9 Q: z DMA：我不用总线怎么搬运数据到内存？我也没有挪用几个时钟周期啊，再说了你还能使用你的一级缓存和二级缓存不是？8 J; |* o$ a1 X. f R
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CPU：好吧，看在你帮我干了这么多苦活累活，就算了吧。#j335:- x. b7 S+ x7 O: v6 R
3 O- f' j3 T. I& u7 x+ _( g& h2 m键 盘 的 工 作 原 理 说了这么多别人的事儿，也该说说我自己了。我和鼠标一样，是个非常简单的I/O设备，每次你按下和释放键盘上某个键的时候，我就会产生一个扫描码，例如你按下A,扫描码是"1E",释放A，扫描码是"9E"1 h$ \' m* u( H( I1 I
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我把这个扫描码放到0x60端口，然后向CPU发中断，当然得通过中断控制器了。CPU会调用中断处理程序，读这个0x60端口，取到扫描码，翻译成ASCII码就可以使用了。
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那么问题来了，假设系统中有好几个进程都在等待键盘的输入，这个中断处理程序获得ASCII码发给谁呢？怎么发过去呢？这个问题留给聪明的小伙伴们~
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清风徐来: 
