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计算机操作系统学习笔记_12_I/O管理 --I/O管理概述

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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)内存以外的所有设备,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数据传输操作。



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

  设备管理的功能是按照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:命令接口编程接口

  设备分配和释放:使用设备前,需要分配设备和相应的通道控制器

  设备的访问和控制:包括并发访问差错处理

  I/O缓冲和调度:目标是提高I/O访问效率



5.I/O 接口控制方式

设备管理的主要任务之一是控制设备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,如下所述。

  (1)程序访问控制方式

  (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从大量无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成】

   设备独立层: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API。通常的I/O系统调用由库过程实现。

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