操作系统---第五章I/O管理---I/O管理概述

本文介绍了操作系统中I/O管理的基础知识,包括块设备与字符设备的区别,共享设备的特性,磁盘I/O控制主要采用DMA方式,以及DMA与中断控制、通道方式的区别。详细阐述了DMA的寄存器功能,spolling技术的工作原理,以及设备分配、设备编号等问题。此外,还讨论了设备驱动程序和操作系统软件在I/O操作中的作用。

1块设备与字符设备

(1)块设备的基本特征是传输速率较高,可寻址到字节,即能指定输入的源地址或输出的目标地址,它可以随机的读/写任一块。
(2)字符设备的基本特征是传输速率低,不可寻址,并且在I/O时常采用中断驱动方式。

2共享设备

共享设备必须是可寻址的和可随机访问的设备。
共享设备是指一段时间内允许多个进程同时访问的设备,而不是同一时间内允许多个进程访问的设备。

3磁盘设备的I/O控制主要采取DMA方式

DMA方式主要用于块设备,磁盘是典型的块设备。

4DMA的寄存器

要在主机与控制器之间实现成块数据的直接交换,须在DMA控制器中设置如下4类寄存器:
(1)命令/状态寄存器(CR)用于接受从CPU发来的I/O命令或有关控制信息,或设备的状态。
(2)内存地址寄存器(MAR)在输入时,它存放把数据从设备传送到内存的其实目标地址;在输出时,它存放由内存到设备的内存源地址。
(3)数据寄存器(DR)。用于暂存从设备到内存或从内存到设备的数据。
(4)数据计数器(DC)。存放本次要传送的字节数。
I/O逻辑即设备控制器

5通道又称I/O处理机,它用于实现内存与外设之间的信息传输

6spolling是关于慢速字符设备如何与计算机主机交换信息的一种技术,通常称为“假脱机技术”

spolling技术实际上是一种外围设备同时联机操作技术,又称排队转储技术。它在输入与输出之间增加了“输入井”与“输出井”的排队转储环节。
技术特点:(1)提高了I/O速度,从对低速I/O设备进行的I/O操作变为对输入井和输出井的操作,如同脱机操作一样,提高了I/O速度,缓和了CPU与低速I/O设备速度不匹配的矛盾。
(2)设备并没有分配给任何进程,在输入井或输出井中,分配给进程的是一存储区和建立一张I/O请求表。<

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