输入输出系统的发展概况
输入输出系统的发展大致可分为4个阶段。
1.早期阶段
早期的I/0设备种类较少，I/O设备与主存交换信息都必须通过CPU，如图5.1所示。
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这种交换方式延续了相当长的时间。当时的I/O设备具有以下几个特点。
每个I/O设备都必须配有一套独立的逻辑电路与CPU相连，用来实现I/O设备与主机之间的信息交换，因此线路十分散乱、庞杂。
输入输出过程是穿插在CPU执行程序过程之中进行的，当I/O设备与主机交换信息时，CPU不得不停止各种运算，因此，I/O设备与CPU是按串行方式工作的，极浪费时间。
每个I/O设备的逻辑控制电路与CPU的控制器紧密构成一个不可分割的整体，它们彼此依赖，相互牵连，因此，欲增添、撤减或更换I/O设备是非常困难的。
在这个阶段中，计算机系统硬件价格十分昂贵，机器运行速度不高，配置的VO设备不多，主机与IV0设备之间交换的信息量也不大，计算机应用尚未普及。
2.接口模块和DMA阶段
这个阶段I/O设备通过接口模块与主机连接，计算机系统采用了总线结构，如图5.2所示。
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通常，在接口中都设有数据通路和控制通路。数据经过接口既起到缓冲作用，又可完成串-并变换。控制通路用以传送CPU向I/O设备发出的各种控制命令，或使CPU接受来自I/O设备的反馈信号。许多接口还能满足中断请求处理的要求，使I/O设备与CPU可按并行方式工作，大大地提高了CPU的工作效率。采用接口技术还可以使多台I/O设备分时占用总线，使多台I/O设备互相之间也可实现并行工作方式，有利于整机工作效率的提高。
虽然这个阶段实现了CPU和I/O设备并行工作，但是在主机与I/O设备交换信息时，CPU要中断现行程序，即CPU与I/O设备还不能做到绝对的并行工作。
为了进一步提高CPU的工作效率，又出现了直接存储器存取(Direct Memory Access，DMA)技术，其特点是I/O设备与主存之间有一条直接数据通路，I/O设备可以与主存直接交换信息，使CPU在I/O设备与主存交换信息时能继续完成自身的工作，故资源利用率得到了进一步提高。
3.具有通道结构的阶段
在小型和微型计算机中，采用DMA方式可实现高速I/O设备与主机之间成组数据的交换，但在大中型计算机中，I/O设备配置繁多，数据传送频繁，若仍采用DMA方式会出现一系列问题。
①如果每台I/O设备都配置专用的DMA接口，不仅增加了硬件成本，而且为了解决众多DMA接口同时访问主存的冲突问题，会使控制变得十分复杂。
②CPU需要对众多的DMA接口进行管理，同样会占用CPU的工作时间，而且因频繁地进入周期挪用阶段，也会直接影响CPU的整体工作效率（详见5.6节）。
因此在大中型计算机系统中，采用I/O通道的方式来进行数据交换。图5.3所示为具有通道结构的计算机系统。
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通道是用来负责管理I/0设备以及实现主存与I/0设备之间交换信息的部件，可以视为一种具有特殊功能的处理器。通道有专用的通道指令，能独立地执行用通道指令所编写的输入输出程序，但不是一个完全独立的处理器。它依据CPU的I/O指令进行启动、停止或改变工作状态，是从属于CPU的一个专用处理器。依赖通道管理的I/O设备在与主机交换信息时，GPU不直接参与管理，故提高了CPU的资源利用率。
4.具有I/O处理机的阶段输入输出系统发展到第四阶段，出现了I/O处理机。
4.具有I/O处理机的阶段输入输出系统发展到第四阶段，出现了I/O处理机。**
I/O处理机又称为外围处理机（Per-ipheral Processor)，它基本独立于主机工作，既可完成I/0通道要完成的I/O控制，又可完成码制变换、格式处理、数据块检错、纠错等操作。具有I/O处理机的输入输出系统与CPU工作的并行性更高，这说明I/O系统对主机来说具有更大的独立性。