20、设备管理与存储访问全解析

设备管理与存储访问全解析

1. 设备管理概述

设备管理在计算机系统中至关重要，它需要应对市场上不断涌现和消失的各类输入/输出（I/O）设备，以及设备技术的快速变革。设备管理的核心在于维持设备供需的微妙平衡，即系统有限的设备供应与用户近乎无限的需求之间的平衡。

设备管理主要涉及以下四个基本功能：
- 监测每个设备的状态，如存储硬件、显示器、USB工具等外围设备。
- 执行预设策略，确定哪个进程可以获取设备以及使用时长。
- 合理分配每个设备。
- 在两个层面释放设备：一是在I/O命令执行后，进程（或任务）临时释放设备；二是在作业完成时，永久释放设备。

2. 设备类型

系统的外围设备通常可分为三类：专用设备、共享设备和虚拟设备。
|设备类型|特点|示例|优缺点|
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|专用设备|一次仅分配给一个作业，直至作业完成或主动释放|显示器、鼠标、打印机|优点是避免多用户共享的不便；缺点是在作业执行期间独占设备，可能导致效率低下，如3D打印机被一人独占但未充分利用|
|共享设备|可同时分配给多个进程|磁盘、直接访问存储设备（DASD）|优点是提高设备利用率；缺点是需要设备管理器仔细控制请求的交错，解决冲突|
|虚拟设备|由专用设备转换而来的共享设备|通过假脱机程序将打印机转换为可共享设备|优点是提高设备性能和利用率；缺点是需要仔细管理以防止死锁|

通用串行总线（USB）控制器是操作系统、设备驱动程序、应用程序与通过USB主机连接的设备之间的接口。一个USB主机控制器（借助USB集线器）最多可容纳127个不同