输入输出的目的：屏蔽输入输出设备的差异。在不同设计之间进行数据表示的转换。
输入输出硬件：所有的输入输出设备可以（大概）划分为两个大类：块设备和字符设备。这种划分是以设备存储和传输数据的方式来决定。块设备，顾名思义，就是以数据块为单位存储和传输数据的输入输出设备，如磁盘、光盘、U盘、磁带等。而字符设备自然是将数据按照字符（字节）为单位来存放和传输的设备，如鼠标、键盘、打印机、网络界面等（但是不是绝对，有些两者都属于）。
字符设备和块设备的区别：字符设备和块设备的最大不同表现在寻址上。块设备的数据按数据块为单位进行处理，而每个数据块都有一个唯一的磁盘地址，也就是说数据块是可寻址的。而字符设备里的字符是不可寻址的。
输入输出设备的结构：一个输入输出设备至少可以分为两部分机械部分和电子部分。机械部分自然是设备的物理硬件部分，而电子部分则是设备的控制器。控制器有时也称为适配器，通常为一块印刷电路板。控制器可以处理多个设备，或者说多个同类的设备可以共用一个控制器。
设备控制器的任务可以简单地分为如下几项：
- 控制设备的物理运行。
- 将序列字位流转化为字节块流。
- 进行纠错操作。
直接内存访问（即Direct Memory Access,DMA）：DMA的工作原理是，如果按数据块进行I/O，即需要传输大量数据时，就无须CPU的介入。在这种情况下，我们可以让I/O设备与计算机内存进行直接数据交换。而CPU则可以去忙别的事情。这种将CPU的介入减少的I/O模式称为直接内存访问（通过DMA管理输出输出）。
DMA输入输出的过程如下所示：
1）CPU对DMA进行设置，告诉其I/O的起始地址和数据长度。
2）启动DMA过程。
3）DMA进行数据传输。
4）DMA结束后发出中断。
5）CPU响应中断并处理结束事宜。
DMA模式的优缺点：优点就是将主CPU从I/O中解脱出来。而缺点自然是增加了成本和复杂性。而且，由于DMA需要与CPU竞争内存总线，其效率的提高不如理论上的期望。因此，并不是任何I/O都应该使用DMA。
I/O模式分类：从CPU的涉入程度来分，可以分为可编程I/O和中断驱动I/O，这两种分别对应硬件原理的繁忙等待I/O和直接内存访问。
可编程I/O原理：在可编程模式下，CPU等待I/O的完成，即CPU涉入程度很深。这种模式也称为轮询或者繁忙等待。
中断驱动I/O原理：中断驱动就是将CPU从繁忙等待的繁琐中解脱出来。在发送完一个或一批数据后，CPU就去忙别的事情。I/O设备处理完这批数据后，向CPU发出中断。CPU响应中断后再发送下一批数据。
** I/O软件分层**：
用户层I/O软件
设备独立的操作系统软件
设备驱动程序
中断服务程序
中断服务程序处理步骤：
1）保存没有被中断硬件保存的相关寄存器。
2）设置中断服务程序的上下文。
3）设置中断服务程序的栈。
4）回应中断控制器。
5）重开中断。
6）从保存处恢复寄存器。
7）执行服务程序。
8）设置MMU以执行下一个进程。
9）设置新进程的寄存器。
10）开始执行新进程。
设备驱动程序的功能:
从上层接收抽象的读写请求。
确保读写操作完成。
初始化设备，开关设备。
对设备的功能进行管理。
