申論題

輪呼式 I/O（Polling I/O）的動作流程

輪呼式 I/O 是指處理器以循環的方式定期查詢每個 I/O 裝置，確定其是否已經準備好進行資料轉移。這種方式的動作流程如下：

1. 初始化：

   • 處理器初始化I/O裝置，並設定相關的控制寄存器。

2. 開始輪詢：

   • 處理器進入輪詢循環，依次查詢每個I/O裝置的狀態寄存器。

3. 查詢裝置狀態：

   • 處理器讀取每個I/O裝置的狀態寄存器，檢查其是否準備好進行資料傳輸。這通常涉及檢查一個「準備好」或「忙碌」位。

4. 處理準備好的裝置：

   • 如果某個I/O裝置已經準備好，處理器與該裝置進行資料傳輸。這可能是讀取資料（從I/O裝置到處理器）或寫入資料（從處理器到I/O裝置）。

5. 重複輪詢：

   • 處理器繼續查詢其他I/O裝置的狀態，並重複上述步驟，直到所有需要的資料傳輸完成。

輪呼式 I/O 的缺點

1. 效率低下：

   • 浪費處理器資源：處理器需要不斷地查詢I/O裝置的狀態，即使裝置尚未準備好進行資料傳輸，這會浪費大量的處理器時間和資源。
   • 高處理器負載：處理器花費大量時間在輪詢上，這會增加系統負載，降低整體性能。

2. 延遲高：

   • 反應時間長：因為處理器需要逐一查詢所有I/O裝置的狀態，可能會導致對某些裝置的反應時間變長，特別是在有多個I/O裝置時。

3. 不適用於實時系統：

   • 實時性差：對於需要即時反應的應用（如實時控制系統），輪呼式 I/O 的反應時間可能無法滿足實時需求。

4. 電能消耗：

   • 功耗增加：處理器持續運行在高負荷下，會導致系統的能量消耗增加，不利於功耗敏感的應用。