操作系统原理之I/O设备管理（第六章上半部分）

一、I/O系统的组成

I/O系统不仅包括各种I/O设备，还包括与设备相连的设备控制器，有些系统还配备了专⻔⽤ 于输⼊/输出控制的专⽤计算机，即通道。此外，I/O系统要通过总线与CPU、内存相连。

I/O系统的结构：

 

 

 

 

 

 I/O设备的分类：

 

 

 

 

 

 

设备控制器：

 

 

 

 

 

 I/O通道：⼀种特殊的处理机，它具有执⾏I/O指令的能⼒，并通过执⾏通道程序来控制I/O操作；⼤型主机系统中专⻔⽤于I/O的专⽤计算机

 二、 I/O控制方式

 

 *********************************轮询控制方式*****************************************

 

 ********************************************中断控制⽅式*****************************************

 

 **************************************DMA控制⽅式*************************************

***************************************************************************************************

 

当CPU要从磁盘读⼊⼀个数据块时，就向磁盘控制器发送⼀条读命令。

该命令被送到DMA的命令寄存器CR中，同时CPU将本次读⼊数据将要放在内存中的起 始地址送DMA的MAR寄存器，将本次要读的字节数送⼊DC寄存器。

然后启动DMA控制器进⾏数据传输，在DMA控制输⼊过程中，CPU可以执⾏其他的进 程，当本次读⼊的数据全部传输完毕后，DMA向CPU发送中断请求。

三、 缓冲管理 Chapter

缓冲区是⽤来保存两个设备之间或设备与应⽤程序之间传输数据的内存区域 由于CPU的速度远远⾼于I/O设备，为了尽可能使CPU与设备并⾏⼯作，提⾼ 系统的性能，通常需要操作系统在设备管理软件中提供缓冲区管理功能。

*****************************************缓存的引入*********************************

 

 ************************************单缓冲********************************************

 ************************************双缓冲（缓冲交换）*******************************

 

 

 *************************************循环缓冲*******************************************

 在数据到达和数据离去的速度差别很⼤的情况下，需要增加缓冲区的数量

 

 

 四、 设备分配

设备分配中的数据结构：⽀持设备分配的数据结构需要记录设备的状态（忙或空闲）、设备类型等基本信息

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 设备分配：

设备分配应考虑以下3个因素：

设备的固有属性：独占性、共享性、可虚拟性

 

 

 设备分配算法:

 

 设备分配⽅式:

 

 设备独⽴性:

设备独⽴性的基本含义:应⽤程序独⽴于具体使⽤的物理设备

应⽤程序中，使⽤逻辑设备名称来请求使⽤某类设备 系统在实际执⾏时，必须使⽤物理设备名称.

 

 

 

 SPOOLing技术:

 

 

 

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