Programmiertes Input-Output-Schema (PIO):
Beim programmierten Eingabe-Ausgabe-Schema (PIO) ist die CPU direkt am Datenübertragungsprozess zwischen E/A-Geräten und Speicher beteiligt. So funktioniert es:
1. Die CPU initiiert einen Datenübertragungsvorgang, indem sie Steuersignale und Adressinformationen an das E/A-Gerät sendet.
2. Die CPU wartet darauf, dass das I/O-Gerät bereit ist und zeigt dies durch Senden eines Interrupt-Signals an die CPU an.
3. Die CPU liest oder schreibt Daten vom bzw. zum E/A-Gerät, abhängig von der ausgeführten Operation.
4. Die CPU setzt diesen Vorgang fort, bis alle Daten übertragen sind.
Das PIO-Schema erfordert, dass die CPU aktiv an der Verwaltung der Datenübertragungen beteiligt ist, was zu Ineffizienzen und einer verringerten Systemleistung führen kann, insbesondere bei der Verarbeitung großer Datenmengen.
Direkter Speicherzugriff (DMA):
Direct Memory Access (DMA) ist eine Datenübertragungstechnik, die es E/A-Geräten ermöglicht, direkt auf den Speicher zuzugreifen, ohne dass die CPU ständig beteiligt sein muss. So funktioniert es:
1. Die CPU initialisiert den DMA-Controller, indem sie die Speicheradresse und andere notwendige Informationen für die Datenübertragung bereitstellt.
2. Der DMA-Controller übernimmt den Datenübertragungsvorgang und liest Daten direkt aus dem Speicher oder schreibt Daten in den Speicher, ohne die CPU einzubeziehen.
3. Der DMA-Controller verwaltet die Datenübertragungen unabhängig, sodass die CPU gleichzeitig andere Aufgaben ausführen kann.
4. Sobald die Datenübertragung abgeschlossen ist, sendet der DMA-Controller ein Interrupt-Signal an die CPU, um den Abschluss anzuzeigen.
Durch DMA wird die Beteiligung der CPU an Datenübertragungsvorgängen erheblich reduziert, sodass die CPU für die Ausführung anderer Verarbeitungsaufgaben frei wird. Dies führt zu einer verbesserten Systemleistung und -effizienz, insbesondere bei der Verarbeitung großer Datenmengen, die schnell und gleichzeitig mit anderen CPU-Aufgaben übertragen werden müssen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das programmierte Eingabe-Ausgabe-Schema erfordert, dass die CPU direkt an Datenübertragungen beteiligt ist, während DMA I/O-Geräten den direkten Zugriff auf den Speicher ermöglicht, wodurch die CPU-Beteiligung minimiert und die Gesamtleistung und -effizienz des Systems verbessert wird.
