操作系统的持久性学习一：I/O Devices

最新推荐文章于 2024-08-20 06:30:00 发布

写代码的柯长

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分类专栏：文件系统学习路程

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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/github_33873969/article/details/83018668

本文详细介绍了操作系统的I/O设备，包括I/O总线类型如Memory Bus、PCI和Peripheral I/O，以及设备的常规组成。重点讨论了CPU与设备交互的步骤，如等待、写数据和命令，并引入中断和DMA机制提高效率。同时阐述了CPU与Device的通信方式，如通过指令和Mapping I/O，并讲解了硬件驱动在抽象硬件接口中的作用。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

最近由于项目需要，需要学习相关的文件系统，觉得当时在学习操作系统的时候对文件系统方向的知识比较匮乏，所以特地来进行补充知识。

I/O总线

在介绍I/O设备的时候，我们要先知道我们的device(HDD,SDD)是如何接到我们的CPU上的，下面来放一个相关的I/O总线的图：
在这里插入图片描述

根据存储介质的传输速度不同，所对应连接的总线也要采用不同的总线：

首先是CPU到Memory之间有着独立的总线：Memory Bus(速度最快)
CPU和着其他的图形卡，网卡等设备采用的是General I/O Bus 也就是PCI总线。
而我们平时常见的硬盘、键盘、USB等设备都是同Peripheral I/O（例如SCSI，SATA，USB）总线来进行连接。

再来看一下现代新的网络设备：
在这里插入图片描述

对应的总线接口出现了相应的变化。

常规的设备组成

在这里插入图片描述

每一个设备都有两个模块，一个是Interface：对应着三个寄存器，Status 表示这个设备是可读、可写、还是等待。
Command：用来记录CPU给予设备的对应指令有哪些。Data：也就是传输数据的寄存器。

下面的Internals：也就是微处理CPU，对应Memo

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