1. 程序控制方式

采用程序控制方式时，状态和数据的传输由CPU执行一系列指令完成。数据传送过程中，或者由CPU查询外设状态，或者由外设向CPU发出请求。这种方式又可分为无条件传输方式和程序查询方式。

(1)无条件传输方式

CPU不需要了解外设状态，直接与外设传输数据，适用于按钮开关、发光二极管等简单外设与CPU的数据传送过程。这种传输方式的特点是硬件电路和程序设计都比较简单，一般用于能够确信外设已经准备就绪的场合。

(2) 程序查询方式

也称为条件传输方式，常用于慢速设备与CPU交换数据。

CPU与外设传输数据之前，先检查外设状态，如果外设处于“准备好”状态（输入设备）或“空闲”状态（输出设备），才可以传输数据。为此，接口电路中除了数据端口外，还必须有状态端口。

程序查询方式的一般过程为：

CPU从接口中读取状态字；

CPU检测状态字的相应位，是否满足“就绪”条件，如不满足，则转1）；

如状态位表明外设已处于“就绪”条件，则传输数据。

2.中断方式

不由CPU主动去查询外设的状态，而是让外设在数据准备好之后再通知CPU。这样，CPU在没接到外设通知前只管做自己的事情，只有接到通知时才执行与外设的数据传输工作，从而大大提高CPU的利用率。

在主程序的执行过程中(或较低优先级别的中断服务子程序执行的过程中)，由中断申请信号触发跳转到中断服务子程序，当(较高优先级别的)中断服务子程序执行完毕后，转跳回刚才主程序(或较低优先级中断服务子程序)的位置继续执行。

中断方式详见教材第9章(本课程第7章)。

3. 直接存储器存取(DMA)方式

DMA方式就是在系统中建立一种机制，将外设与内存间建立起直接的通道，CPU不再直接参加外设与内存间的数据传输，而是在系统需要进行DMA传输时，将CPU对地址总线、数据总线及控制总线的管理权交由DMA控制器进行控制。当完成一次 DMA数据传输后，再将这个控制权还给CPU。

DMA方式由硬件自动实现的，并不需要程序进行控制。

DMAC（称为DMA控制器）芯片来完成相关工作，如内存地址的修改、字节长度的控制。当CPU放弃数据总线、地址总线及控制总线的控制权时，由DMAC实现外设和内存间的数据交换，同时也包括与CPU之间必要的连接。

4. 通道控制方式

在大、中型计算机系统中，配置的I/O设备很多，输入输出操作十分频繁，如果仅用DMA控制器，则需要CPU不断地对各个DMA控制器进行设置，影响CPU的正常工作。

将DMA控制器的功能增强，使其能够按CPU的意图自行设置操作方式，控制数据传送。于是，DMA控制器发展成了通道控制器。

(1)I/O通道

早期的“通道”是由一些简单的、主要用于数据输入输出的CPU构成，可配置简单的输入输出程序。

主CPU只需使用简单的通道命令启动通道，二者即可并行工作。输入输出程序可以在主存中，也可以在通道的局部存储器中。主CPU一旦启动通道工作，通道控制器即从主存或通道存储器中取出相应的程序，控制数据的输入输出。

(2)I/O处理器

通道控制器发展成I/O处理器（I/O Processor），也称为I/O处理机。

主要由一个进行I/O操作的CPU、内部寄存器、局部存储器和设备控制器组成。在一个通道处理器中可有多个通道，分别与多个设备控制器连接；而一个设备控制器可控制多台外设工作。在实际使用中，I/O处理器与主CPU构成多处理器（或称多处理机）系统，相互并行工作。

(3)外围处理机

I/O处理器的功能不断增强，又出现了外围处理机PPU（Peripheral Processor Unit）。

除了完成I/O通道所要完成的I/O控制之外，还增强了路由选择、数码转换、格式处理、数据块检错/纠错等功能。它的算术逻辑处理功能增强，缓冲寄存器增多，基本上独立于主机完成所有的输入输出操作。