输入输出系统

外部设备：除CPU、主存之外的其它设备。

一、设备管理的目的

1）合理地利用外部设备:提高设备的并行性和均衡性。

2）方便用户：对各种不同的设备都使用同一界面。

二、设备管理的功能

 · 根据各类设备的特点确定相应的分配策略。（包括：设备分配策略，分配的方式，分配技术和选择用户的算法。）

 · 启动设备完成实际的输入输出操作。

 · 向用户提供统一、友好的使用界面。（设备独立性）

 · 优化设备的调度、提高设备的利用率。

三、I/O系统的层次结构
　　通常把I/O 软件组织成四个层次

I/O系统的分层
　　与前面所述的I/O软件组织的层次结构相对应，I/O系统本身也可分为如下三个层次：
　　(1) 中断处理程序。
　　(2) 设备驱动程序。
　　(3) 设备独立性软件。

四、设备的分类

计算机的I/O设备种类很多，结构也较复杂，管理起来较困难，为了管理上的方便。通常按不同的观点．从不同的角度对设备进行分类。

1．按设备的共享属性（资源分配角度）分类

1）独占设备。指在在一段时间内只允许一个用户（进程）访问的设备，如打印机、卡片输入机等。系统一旦将这类设备分配给某一作业，就在作业整个运行期间都为它独占。

2）共享设备。指允许若干个用户同时共享使用的设备，如磁盘、磁带等。2）共享设备。指允许若干个用户同时共享使用的设备，如磁盘、磁带等。

2．按信息交换（单位）方式分类

1）块设备。指计算机的主存和外设之间的信息交换是以块为单位进行的设备。一块通常是512个字节或1K字节，由于信息交换以块为单位进行，所以这类设备有较高的存取速度；如磁盘、磁带等。

2）字符设备。指计算机的主存与设备之间的信息交换是以字符为单位进行的设备，由于每次只能传送一个字符的信息，所以这类设备的速度较低，如键盘、显示器、打印机、卡片输入机等。

3．按设备的使用特性分类

1） 存储设备。指计算机用来存储信息的设备：如磁盘、磁带等。

2） 输入输出设备。包括输入设备和输出设备两大类。

输入设备：是将外部世界来的信息输送给计算机，如键盘、鼠标器、扫描仪等。

输出设备：是将计算机处理或加工好的信息输出给外部世界，如打印机、显示器、绘图机等。

4．按设备的传输速率分类

1） 高速设备。传输率在数十万字节至千兆字节。如磁盘机、磁带机、光盘机等。

2） 中速设备。传输率在每秒数千字节至数十万字节。如行式打印机、激光打印机等。

3） 低速设备。传输率仅为每秒几个字节至数百字节。如键盘、鼠标器等。

5. 设备与控制器之间的接口
　　I/O设备中应含有与设备控制器间的接口，在该接口中有三种类型的信号线：
　　(1) 数据信号线　　(2) 控制信号线　　(3) 状态信号线

6  设备控制器
　　1. 设备控制器的基本功能
　　(1) 接收和识别命令。
　　(2) 数据交换。
　　(3) 标识和报告设备的状态。
　　(4) 地址识别。
　　(5) 数据缓冲区。
　　(6) 差错控制。

2. 设备控制器的组成
　　大多数控制器都是由以下三部分组成：
        (1) 设备控制器与设备的接口。
　　(2) 设备控制器与处理机的接口。
　　(3)  I/O逻辑。

7. I/O通道
　　1.  I/O通道设备的引入
　　当主机所配置的外设很多时，在CPU和设备控制器之间又增设了I/O通道。
       2. 通道类型
　　1) 字节多路通道

       2) 数组选择通道
　　3) 数组多路通道

3. “瓶颈”问题
　　由于通道价格昂贵，致使机器中所设置的通道数量势必较少，这往往又使它成了I/O的瓶颈，进而造成整个系统吞吐量的下降。

多通路I/O系统