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后I/O板的内容和注意事项

发布时间:

2021/09/15 00:00

在信号驱动模型中,用户线程接收到信号便表示数据已经就绪,需要用户线程调用I/O函数进行实际的I/O读写操作,将数据读取到用户线程;而在异步I/O模型中,用户线程接收到信号便表示I/O操作已经完成(数据已经被到用户线程),用户可以开始使用该数据了。

在信号驱动I/O模型中,在用户线程发起一个I/O请求操作时,系统会为该请求对应的Socket注册一个信号函数,然后用户线程可以继续执行其他业务逻辑;在内核数据就绪时,系统会发送一个信号到用户线程,用户线程在接收到该信号后,会在信号函数中调用对应的I/O读写操作完成实际的I/O请求操作。

通过对输入和输出流的API进行分析,我们了解到读和写操作都是同步阻塞的,阻塞的时间取决于对方I/O线程的处理速度和传输速度。伪异步I/O实际上仅仅是对之前I/O模型的一个简单优化,无法从根本上解决同步I/O导致的通信线程阻塞问题。下面就简单分析下阻塞引其的级联故障:

信号驱动I/O是指进程预先告知内核,向内核注册一个信号处理函数,然后用户进程返回不阻塞,当内核数据就绪时会发送一个信号给进程,用户进程便在信号处理函数中调用I/O读取数据。从上图可以看出,实际上I/O内核拷贝到用户进程的过程还是阻塞的,信号驱动I/O并没有实现真正的异步,因为通知到进程之后,依然由进程来完成I/O操作。这和后面的异步I/O模型很容易混淆,需要理解I/O交互并结合五种I/O模型进行比较阅读。信号驱动I/O模型的特性总结如下表所示

但是不管查询的过程中怎么优化,只要根还在磁盘,就避免不了会发生多次磁盘I/O,而磁盘I/O次数越多,消耗的时间也越多。

嵌入式系统中,对嵌入式I/O设备的各种操作是通过使用C语言或者汇编语言对嵌入式I/O端口进行编程来实现的,其实质是读写嵌入式I/O接口中的寄存器

非阻塞I/O模型指用户线程在发起一个I/O操作后,无须阻塞便可以马上得到内核返回的一个结果。如果内核返回的结果为false,则表示内核数据还没准备好,需要稍后再发起I/O操作。一旦内核中的数据准备好了,并且再次收到用户线程的请求,内核就会立刻将数据到用户线程中并将的结果通知用户线程。

嵌入式I/O接口中,并非所有的寄存器都能被嵌入式处理器直接访问,能够被嵌入式处理器直接访问的寄存器称为I/O端口,数据输入/输出寄存器、控制寄存器、状态寄存器都是I/O端口。

我们已经提到了集成I/O扩展板,它确实应该是任何主板的标准配置。背面的也有助于提供优质的感觉,使电路板具有坚固、高端的外观。

另外如果存在I/O操作的话,单线程的程序在I/O完成之前只能等着了,处理器完成处于空闲状态,这样能处理的请求数量就很低了。换成多线程就不一样了,一个线程在I/O的时候,另一个线程可以继续运行,处理请求啊,这样,吞吐量就上来了。

判断磁盘I/O是否是瓶颈的方法:磁盘I/O对于数据库服务器、文件服务器、流媒体服务器系统来说,更容易成为瓶颈,一般从以下几个方面对磁盘I/O进行分析判断:

在非阻塞I/O模型中,用户线程需要不断询问内核数据是否就绪,在内存数据还未就绪时,用户线程可以处理其他任务,在内核数据就绪后可立即获取数据并进行相应的操作。典型的非阻塞I/O模型一般如下:

主要有整体式和模块式两种结构型式。整体式的每一个I/O点的平均价格比模块式的便宜,且体积相对较小,一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中;而模块式的功能扩展灵活方便,在I/O点数、输入点数与输出点数的比例、I/O模块的种类等方面选择余地大,且维修方便,一般于较复杂的控制系统。甘肃模块授权商

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在输入采样阶段,以扫描方式依次读入所有输入状态和数据,并存储在I/O图像区的相应单元中。输入采样后,进入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中,即使输入状态和数据发生变化,I/O映射区中相应单元的状态和数据也不会发生变化。因此,如果输入是脉冲信号,脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期,以确保在任何情况下都可以读取输入。

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