OS------第六章 输入输出系统

在看I/O设备操作系统之前之前，我们先来看计算机的体系结构，对计算机的组成，比如台式机能看到的部分有主机，显示器、键盘、鼠标。

主机的核心是CPU、内存，对于怎么管它们，

 

 

I/O系统的管理对象主要是I/O设备和相应的设备控制器、

其主要任务就是提高速率，利用率，方便使用

I/O操作：内存和外设间的信息传送操作

I/O通道，又称通道控制器

设备控制器，即电子部件，又称设备适配器、I/O控制器、I/O控制接口、I/O模块、I/O接口

系统与控制器交互，而非与设备交互

如何方便用户使用I/O设备

1. 隐藏物理设备的细节
2. 与设备的无关性（提高操作系统的可适应性和可扩展性，实现设备的独立性）

如何实现隐

藏物理设备的细节？

配置相应的设备控制器，就是包含有若干个用于存放控制命令的寄存器和存放参数的寄存器

I/O系统必须通过对设备加以适当的抽象，隐藏掉物理设备的实现细节，仅向上层提供少量的、抽象的读/写命令

何谓设备的独立性？

操作系统把所有外部设备统一当成文件来看待，只要安装对应的驱动程序，用户就可以像使用文件一样操纵使用这些设备，而不必知道他们的具体存在形式

一方面，用户不仅可以使用抽象的I/O命令，还可以使用抽象的逻辑设备名来使用设备
另一方面，有效地提高了OS的可移植性和易适应性

如何提高CPU和I/O设备的利用率？

1. 提高处理机和I/O设备的利用率
2. 对I/O设备进行控制

四种对I/O设备进行控制的方式：

1. 采用轮询的可编程I/O方式
2. 采用中断的可编程I/O方式
3. 直接存储器访问方式（DMA，direct memory access详情请见https://blog.csdn.net/zinnc/article/details/79019141这里不再赘述）
4. I/O通道方式

这些方式我都不懂，令人头秃

老师说了，I/O通道方式相当于小CPU

举个栗子：宏观上来讲，是辅导员管我们，微观上是辅导员管班长，班长管我们

我们先来看看什么是中断的可编程I/O方式

在计算机系统执行程序时，常会被系统内部或外部的时间所打断，而脱离原来正在执行的程序，转去执行一段预先安排好的中断服务程序，在服务结束后又返回原来的断点，继续执行原来的程序，这样的程序称为中断

当进程请求I/O时，立即中断CPU，保存现场后，交给相应的中断处理程序，有I/O就中断，而在I/O时，CPU可以和I/O设备并行执行

低速设备：如键 盘，打印机
高速设备：磁盘、光盘   

当系统发生错误时能及时发现错误，甚至于能自动修正错误、

1. 确保对设备的正确共享
2. 错误处理

确保对设备的正确共享

独占设备（互斥地访问）

共享设备（多个进程可以同时访问设备）

临时性错误和持久性错误

临时性错误，通过重试操作纠正

永久性错误，向上层报告

I/O软件组成的四个层次

1. 用户层I/O软件
2. 设备独立性（无关性）软件
3. 设备驱动程序
4. 中断处理程序