操作系统——IO管理

一、IO系统结构

在计算机系统中，cpu要和许多外设进行交互。比如鼠标，键盘，网卡等等。

1、IO是如何协调工作的那？

（1）对于设备来说，其有两部分组成，一部分是机械部分，另一部分是电子控制部分。

而电子控制部分是通过各种寄存器和cpu进行通信，被cpu所控制的。

比如控制寄存器，数据寄存器，状态寄存器。他们分别和控制总线，数据总线，状态总线相连接。

（2）操作系统对IO设备的管理

主要分为三部分：逻辑IO，设备驱动程序，中断服务程序

设备驱动程序：完成了对不同设备的各种各样的控制，对应用层提供接口。

中断服务程序：当设备结束的时候，向cpu发出中断信号。

2、设备的分类——按数据组织分

2.1 块设备：以数据块作为传输存储的单位

2.2字符设备：以字符为单位存储传输信息。

3、IO管理的目标和任务(为什么进行设备管理)

（1）按照用户的请求，控制设备的各种操作。完成io设备和内存的数据交换，最终完成io请求。

设备的分配和回收：查看设备的状态，调用相关的分配策略，进行设备的分配。

执行设备驱动程序：用户通过设备驱动程序完成对设备的控制。

设置中断处理：设备完成后，向cpu发出中断。

（2）建立方便统一独立于设备的接口

方便性：对用户提供了方便的接口，使的控制外部设备的时候不考虑复杂的物理特性。

（3）充分利用各种技术（通道，中断，缓冲等）提高cpu与设备，设备与设备之间的并行工作能力。

4、IO控制方式

（1）轮询方式：不断的查看io设备的状态信息，然后做出回应。

（2）中断的方式：当设备完成操作时候，对cpu发出中断。

（3）DMA：不用通过cpu，内存和IO设备直接进行数据交换。

5、IO软件的设计

分层的设计思想。

底层是对硬件的控制和操作。高层是逻辑的操作。

（1）用户级IO软件：用户执行输入输出系统调用，对IO数据进行格式化。

（2）设备无关的软件层

（3）设备驱动层

（4）中断处理层：当IO操作完成的时候，唤醒设备驱动程序进程，进行中断处理。