入出力装置とインタフェースの試験問題への適用
入出力の設問では、CPUが何を担当し、どの仕組みが転送・通知・一時保持を担うかを切り分ける。割込み、DMA、ポーリング、バッファを具体的な処理順に当てはめる。
この単元で学ぶこと
- DMA転送の意味と役割を説明できる
- 割込み通知の意味と役割を説明できる
- ポーリングの意味と役割を説明できる
- 複数のI/O制御方式を組み合わせた処理順を判断できる
本文解説
I/O制御は一つの技術だけで完結しない。大量転送はDMA、完了通知は割込み、速度差の吸収はバッファ、CPU側からの状態確認はポーリングという役割分担を読み取ることが重要である。
DMA転送 主記憶とI/O装置の間のブロック転送を専用機構が担い、CPUの逐次転送負荷を減らす。 CPUは転送条件の設定や完了後の処理には関与し得る。
割込み通知 装置側のイベントをCPUへ通知し、必要な処理へ切り替えさせる。 完了待ちの間ずっと状態レジスタを読む必要を減らせる。
ポーリング CPUが装置状態を繰り返し問い合わせる方式。 単純だが待ち時間中にもCPU時間を消費しやすい。
バッファリング 装置間の速度差や処理単位差を吸収するためデータを一時保持する。 プリンタや通信などで送受信のタイミング差をならす。
入出力インタフェース 装置との接続方法・信号・転送手順などを規定する境界。 規格名・コネクタ形状・実効速度を同一視しない。
設問の動詞を見る。転送するならDMA、知らせるなら割込み、確認するならポーリング、一時保持するならバッファを第一候補にする。
ストレージ読込みではCPUがDMA条件を設定し、DMAが主記憶へ転送し、完了後に割込みでCPUへ知らせる構成が考えられる。
図解
重要ポイント
- DMA転送: 主記憶とI/O装置の間のブロック転送を専用機構が担い、CPUの逐次転送負荷を減らす。
- 割込み通知: 装置側のイベントをCPUへ通知し、必要な処理へ切り替えさせる。
- ポーリング: CPUが装置状態を繰り返し問い合わせる方式。
- バッファリング: 装置間の速度差や処理単位差を吸収するためデータを一時保持する。
- 転送・通知・監視・一時保持の役割を混同しない。
間違えやすい点
- DMAをCPU完全不要の仕組みと断定しない。
- 割込みを大量データ転送そのものと誤解しない。
- USB端子形状だけで必ず転送速度を決めない。
用語解説
- DMA転送
- 主記憶とI/O装置の間のブロック転送を専用機構が担い、CPUの逐次転送負荷を減らす。
- 割込み通知
- 装置側のイベントをCPUへ通知し、必要な処理へ切り替えさせる。
- ポーリング
- CPUが装置状態を繰り返し問い合わせる方式。
- バッファリング
- 装置間の速度差や処理単位差を吸収するためデータを一時保持する。
- 入出力インタフェース
- 装置との接続方法・信号・転送手順などを規定する境界。
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参考資料
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