操作系统学习笔记_12_I/O管理 --I/O管理概述

I/O管理

--I/O管理概述

一、I/O控制方式

1.I/O 设备概念

  I/O设备:是指计算机系统中除控制器、运算器(中央处理机)和内存以外的全部设备,通常也称为外部设备。

  I/O操作:是内存与外设的介质之间的传输数据操作。

2.I/O 设备分类

  (1)按交互对象分类:人机交互设备等。

  (2)按交互方向分类:输入输出设备等。

  (3)按外设特性分类:块传输设备或字符传输设备等。

3.I/O 管理目标

  设备管理的功能是依照I/O子系统的结构和设备类型指定分配和使用设备的策略。

  设备管理的目标是:提高效率;方便使用;方便控制。

4.I/O 应用接口

  提供设备使用的用户接口:命令接口和编程接口。

  设备分配和释放:使用设备前,须要分配设备和对应的通道、控制器。

  设备的訪问和控制:包含并发訪问和差错处理。

  I/O缓冲和调度:目标是提高I/O訪问效率。

5.I/O 接口控制方式

设备管理的主要任务之中的一个是控制设备和内存或处理机之间的数据传送,外围设备和内存之间的I/O控制方式有四种,例如以下所述。

  (1)程序訪问控制方式

  (2)中断控制方法

  (3)DMA[直接存储器寻址]方式

  【DMA与中断控制使得CPU从大量没用的工作中解放出来】

  (4)通道方式

    【冯诺依曼计算机体系：运算器，控制器，存储器，I/O设备】

二、　I/O软件层次结构

1.I/O软件的目标

  (1)设备独立性。

  (2)统一命名。

2.I/O 软件层次结构

  I/O软件中,较低的层处理与硬件有关的细节,并将硬件的特征与较高的层隔离;而较高的层则向用户提供一个友好的、清晰而规整的 I/O接口。

  一般的I/O软件结构分为四层。

用户层

设备无关独立层(操作系统)

设备驱动程序

中断处理程序

   中断处理程序:I/O设备中断方式是控制输入输出设备和内存与CPU之间的数据传送的主要方式。 设备驱动程序:I/O设备驱动程序是直接同硬件打交道的软件模块。

   【中断处理程序与设备驱动程序一般由硬件开发商来完毕】

   设备独立层:在I/O软件中,除了设备驱动程序以外,大部分软件是与设备无关的。

   用户层软件:用户使用设备的系统调用或API。通常的I/O由图书馆系统调用过程。

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