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參考鏈接：TCP三次握手四次揮手
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正文開始
1.程序直接控制方式
如下圖所示，計算機從外部設備讀取數據到存儲器，每次讀一個字的數據。對讀入的每個字， CPU 需要對外設狀態進行循環檢查，直到確定該字已經在I/0 控制器的數據寄存器中。在程序直接控制方式中，由於CPU 的高速性和I/0設備的低速性，致使CPU 的絕大部分時間都處於等待I/0 設備完成數據I/0 的循環測試中，造成了CPU 資源的極大浪費。在該方式中， CPU 之所以要不斷地測試I/0 設備的狀態，就是因爲在CPU 中未採用中斷機構，使I/0 設備無法向CPU報告它已完成了一個字符的輸入操作。
【痛點】程序直接控制方式雖然簡單且易於實現，但其缺點也顯而易見，由於CPU 和I/0 設備只能串行工作，導致CPU 的利用率相當低。
2.中斷驅動方式
其實後一種的方式都是對前一種的方式的一種改進（OS裏面都是爲了提高資源利用率和併發性等才改進的，其他也差不多），計算機專業的課程很多都可以用這樣的方法學習，不要硬背，這些都不是孤立的，回答的時候體現出改進，一步一步的講出來，條理和邏輯會比較清楚！
中斷驅動方式的思想是，允許I/0 設備主動打斷CPU 的運行並請求服務，從而“解放"CPU,使得其向I/0 控制器發送讀命令後可以繼續做其他有用的工作。如下圖所示，我們從I/0 控制器和CPU 兩個角度分別來看中斷驅動方式的工作過程:
【1】從I/0 控制器的角度來看， I/0 控制器從CPU 接收一個讀命令，然後從外圍設備讀數據。一且數據讀入該I/0 控制器的數據寄存器，便通過控制線給CPU 發出一箇中斷信號，表示數據已準備好，然後等待CPU 請求該數據。I/0 控制器收到CPU 發出的取數據請求後，將數據放到數據總線上，傳到CPU 的寄存器中。至此，本次I/0 操作完成， I/0 控制器又可開始下一次I/0操作。
【2】從CPU 的角度來看， CPU 發出讀命令，然後保存當前運行程序的上下文（現場，包括程序計數器及處理機寄存器），轉去執行其他程序。在每個指令週期的末尾， CPU 檢查中斷。當有來自I/0 控制器的中斷時， CPU 保存當前正在運行程序的上下文，轉去執行中斷處理程序以處理該中斷。這時， CPU 從I/0 控制器讀一個字的數據傳送到寄存器，並存入主存。接着， CPU 恢復發出I/0 命令的程序（或其他程序）的上下文，然後繼續運行。
【痛點】：中斷驅動方式比程序直接控制方式有效，但由於數據中的每個字在存儲器與I/0 控制器之間的傳輸都必須經過CPU, 這就導致了中斷驅動方式仍然會消耗較多的CPU 時間。
【注意】：什麼叫經過CPU呢？
答：在DMA(Direct memory access 直接存儲器訪問)之前，輸入數據流大概是這樣的：
【外圍設備->I/O控制器的數據寄存器->CPU寄存器->存儲器】，這就叫經過CPU，或者說傳輸數據的過程需要CPU的干預，於是引出了所謂的DMA(直接在I/O設備和內存之間建立數據通路)。
3.DMA方式
爲何引入DMA前面提到了，所有改進如下：
- 基本單位是數據塊（前面是一個字）。
- 所傳送的數據，是從設備直接送入內存的，或者相反。
- 僅在傳送一個或多個數據塊的開始和結束時，才需CPU 干預，整塊數據的傳送是在DMA控制器的控制下完成的。
- 命令／狀態寄存器(CR) 。用於接收從CPU 發來的I/0 命令或有關控制信息，或設備的狀態。
- 內存地址寄存器(MAR) 。在輸入時，它存放把數據從設備傳送到內存的起始目標地址；在輸出時，它存放由內存到設備的內存源地址。
- 數據寄存器(DR) 。用於暫存從設備到內存或從內存到設備的數據。
- 數據計數器(DC) 。存放本次要傳送的字（節）數。
如下圖所示，DMA方式的工作過程是： CPU 接收到I/O 設備的DMA 請求時，它給I/0
控制器發出一條命令，啓動DMA 控制器，然後繼續其他工作。之後CPU 就把控制操作委託給DMA 控制器，由該控制器負責處理。DMA 控制器直接與存儲器交互，傳送整個數據塊，每次傳送一個字，這個過程不需要CPU 參與。傳送完成後，DMA 控制器發送一箇中斷信號給處理器。因此只有在傳送開始和結束時才需要CPU的參與(預處理【設置CR、MAR、DC等】和後處理【中斷處理、喚醒因該I/O阻塞的進程程等】)。
DMA控制方式與中斷驅動方式的主要區別是:中斷驅動方式在每個數據需要傳輸時中斷
CPU, 而DMA 控制方式則是在所要求傳送的一批數據全部傳送結束時才中斷CPU; 此外，中斷驅動方式數據傳送是在中斷處理時由CPU 控制完成的，而DMA 控制方式則是在DMA 控制器的控制下完成的（前面提到了，加深印象！）。
【不算痛點】：如何進一步提高資源利用率呢？當然是請更牛逼的祕書（通道），老闆（CPU）儘可能的從累活中解放出來。
4.通道控制方式
I/0 通道是指專門負責輸入／輸出的處理機。I/O通道方式是DMA方式的發展，它可以進一步
減少CPU的干預，即把對一個數據塊的讀（或寫）爲單位的干預，減少爲對一組數據塊的讀（或寫）及有關控制和管理爲單位的干預。同時，又可以實現CPU、通道和I/0 設備三者的並行操作，從而更有效地提高整個系統的資源利用率。
例如，當CPU要完成一組相關的讀（或寫）操作及有關控制時，只需向I/O 通道發送一條I/O 指令，以給出其所要執行的通道程序的首地址和要訪問的I/0 設備，通道接到該指令後，執行通道程序便可完成CPU 指定的I/O任務，數據傳送結束時向CPU發中斷請求。(都有預處理和後處理，畢竟CPU纔是老闆！)
I/O通道與一般處理機的區別是：通道指令的類型單一，沒有自己的內存，通道所執行的通道程序是放在主機的內存中的，也就是說通道與CPU 共享內存。
I/O 通道與DMA方式的區別是:DMA 方式需要CPU 來控制傳輸的數據塊大小、傳輸的內存位置，而通道方式中這些信息是由通道控制的。另外，每個DMA 控制器對應一臺設備與內存傳遞數據，而一個通道可以控制多臺設備與內存的數據交換(包工頭；也是上面提到的三者能並行的原因)。
5.總（舉個栗子）
科班的同學應該不用看這個栗子也早就理解了，但爲了照顧跨考的同學（不來個三連嗎？），舉個栗子總結以上4種方式：
想象一位客戶要去裁縫店做一批衣服的情形。
1）採用程序直接控制時，裁縫沒有客戶的聯繫方式，客戶必須每隔一段時間去裁縫店看看裁縫
把衣服做好了沒有，這就浪費了客戶不少的時間。
2）採用中斷驅動方式時，裁縫有客戶的聯繫方式，每當他完成一件衣服後，給客戶打一個電話，讓客戶去拿，與程序直接控制能省去客戶不少麻煩，但每完成一件衣服就讓客戶去拿一次，仍然比較浪費客戶的時間。
3）採用DMA 方式時，客戶花錢僱一位單線祕書，並向祕書交代好把衣服放在哪裏（存放倉庫），裁縫要聯繫就直接聯繫祕書，祕書負責把衣服取回來並放在合適的位置，每處理完100 件衣服，祕書就要給客戶報告一次（大大節省了客戶的時間）。
4）採用通道方式時，祕書擁有更高的自主權，與DMA方式相比，他可以決定把衣服存放在哪裏，而不需要客戶操心。而且，何時向客戶報告，是處理完100 件衣服就報告，還是處理完10000件衣服才報告，祕書是可以決定的。客戶有可能在多個裁縫那裏訂了貨，一位DMA 類的祕書只能負責與一位裁縫溝通，但通道類祕書卻可以與多名裁縫進行溝通。
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