操作系统第5章——输入/输出（I/O）管理

输入/输出（I/O）管理

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输入/输出（I/O）管理——思维导图

5.1 I/O管理概述

I/O控制方式

程序直接控制方式与中断驱动方式：字为传输单位；
DMA：基本单位是数据块
通道：一组数据块
I/O层次结构：

设备独立性软件：应用程序使用逻辑设备名；实际执行将逻辑设备名映射成物理设备名。
I/O设备=机械部件（设备本身）+电子部件（设备控制器，或适配器），

DMA方式多用于块设备，磁盘是典型的块设备，磁盘设备的I/O控制主要是采取DMA方式。
可寻址是块设备的基本特征，不是字符设备的；对于某一时刻共享设备仍然只允许一个进程访问；

为了便于上层软件的编制，设备控制器通常需要提供控制寄存器、状态寄存器和控制命令。

接口用来传输信号，I/O逻辑即设备控制器用来实现对设备的控制。

DMA与通道实现的是内存与外设之间的信息交换。
DMA控制器中有命令/状态寄存器，内存地址寄存器，数据寄存器，没有堆栈指针寄存器；
字节多路通道用作连接大量的低速或中速I/O设备；

设备分配时一般不需要考虑及时性。
通道控制设备控制器，设备控制器控制设备工作。
通道为特殊的处理器，不为软件；所有设备的启动工作都由系统统一来做；来自通道的I/O中断事件由设备管理负责处理；编制好的通道程序是存放在主存中的。
首先获得键盘输入信息的是中断处理程序；

将系统调用参数翻译成设备操作命令的工作由设备无关的操作系统软件完成。

系统将数据从磁盘读到内存的过程：

用户程序发出磁盘I/O请求后，系统的正确处理流程是：
用户程序->系统调用处理程序->设备驱动程序->中断处理程序

DMA与中断控制方式的区别：

5.2 I/O核心子系统

缓冲区

缓冲区特点：

设备的分配与回收

数据结构（DCT（设备控制表）、COCT（控制器控制表）、CHCT（通道控制表）、SDT（系统设备表）

静态分配->独占设备（动静皆可），用户执行作业之前，不会死锁；
动态分配：进程执行过程中按需分配，会死锁；

独占式设备改造成共享式设备的假脱机技术：

实例：共享打印机

例题

D是分区分配
打印机、磁带机属于独占式设备；磁盘共享；

缓冲池是系统共用资源，可供多个进程共享；而循环缓冲、单缓冲、双缓冲属于专用缓冲。

采用SPOOLing技术的系统中： 打印结果首先送到位于磁盘固定区域的输出井。

提高单机资源利用率的关键技术是多道程序设计技术；

SPOOLing技术不需要外围机；

硬盘！=外存？？