I/O通道设备

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I/O通道设备是计算机硬件设备中位于CPU和设备控制器之间的特殊处理机,其主要目的是为了建立独立的I/O操作,使CPU从繁杂的I/O任务中解脱出来。常见的I/O通道设备包括:扫描仪、鼠标、摄像头、麦克风、键盘、触屏、打印机、显示器等。

基本概念

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I/O通道设备是专门用来处理计算机的输入输出问题的,输入问题就是如何向计算机发送命令,例如你点集鼠标、键盘输入这些操作都是输入,而计算机向打印机发送打印命令,在显示器中显示图案数据,发出声音等都是输出。要完成这些输入输出操作,都需要I/O通道设备参与。

I/O通道设备的工作原理是:在设置了通道后,CPU只需向通道发送一条I/O指令。通道在收到该指令后,便从内存中取出本次要执行的通道程序,然后执行该通道程序,仅当通道完成了规定的I/O任务后,才向CPU发出中断信号。这样的话,CPU的数据处理效率就提高了。如图所示为I/O通道的工作原理。

应用范围

I/O通道设备工作原理可应用于生活、学习和工作中需要提高执行效率的某项专门任务分离,如企业秘书的设置,高校老师助教的设置等

使用方法及步骤

1. 设置一个专门执行某项任务中某(几)项小任务的执行者A

2. 当需要执行该项任务时,由该任务原来的执行者B向A发出执行小任务通知

3. A执行小任务,完成后通知B

应用案例

应用1-企业总经理秘书职位的设置

案例:

某公司由于业务规模扩大,原来的职员数量远远不够,每个人承担的职责任务都很重,特别是总经理,除了要做关于公司组织规划的事情--领导执行、实施董事长的各项决议,完成董事长下达的年度经营目标;领导制定、实施公司总体战略,带领公司健康发展;领导公司各部门建立健全良好的沟通渠道;负责建设高效的组织团队;领导直接所属部门的工作等,还要做一些日常琐碎的事务,如日程安排、文件整理交接、命令传达等,为了使得总经理能够更专心地做好公司组织规划执行的事情,企业可以采取什么措施呢?

解决步骤:

企业可以给总经理配一名秘书,负责总经理的日常琐碎事务安排处理,当总经理需要秘书完成日常琐碎事务的时候,通知完秘书就可以继续完成自己的工作,秘书接到通知后开始执行总经理交代的任务,当秘书完成总经理交代的任务的时候,通知总经理。这个秘书就是I/O通道设备,辅助总经理完成一些特定任务,减少总经理的工作压力。

应用2-高校老师助教的设置

案例:

某大学里有些老师需要给几个班的同学上课,由于学校有规定,老师需要在学生交完作业后的10天内批改作业,如果几个班的同学都在集中的时间段交作业,老师需要在短时间内批改大量的作业,但日常备课、授课,科研工作还要继续进行。这样的话,老师的身体可能会吃不消。对于这种情况,学校应该采取什么措施呢?

解决步骤:

学校可以出一条规定,当一个老师一学期内所教学生总数超过100人的时候,老师可以申请一名助教,辅助自己的教学工作。这名助教可以是学生,负责帮老师查作业,也可以是在实验室给同学解答问题,这样的话,老师就可以专心备课授课和进行科研工作了。这个学生就是一个I/O通道设备,辅助教师(CPU)完成批改作业、解答问题这些专项工作,减少教师工作量,使教师的工作效率得到保障。

可以体现的计算思维

I/O通道设备通过分担CPU的输入输出任务,减轻了CPU 的负担,从而使得CPU可以有更多的时间进行数据处理,提高执行效率,体现了计算思维的分解特点。