操作系统复习(五)

I/O管理

Posted by Gavin on August 31, 2019

杏花疏影里

吹笛到天明

概念

  1. I/O设备
    • 使用特性分类
      • 人机交互类外部设备
      • 存储设备
      • 网络通信设备
    • 传输速率分类
      • 低速设备
      • 中速设备
      • 高速设备
    • 信息交换单位分类
      • 块设备
      • 字符设备
  2. I/O控制方式
    • 程序直接控制
    • 中断驱动方式
      允许I/O设备主动打断CPU的运行并请求服务,解放了CPU
    • DMA方式
      I/O于内存之间的数据交换不再经过CPU寄存器
      • 基本单位是数据块
      • 直接与内存交互
      • 仅在传送一个或多个数据块的开始或结束时,才需要CPU干预
    • 通道控制方式
      引入专门I/O处理机,DMA的进一步发展,将对一个数据块作为读写单位,变为对一组数据块作为读写单位
  3. I/O子系统层次
    • 用户层I/O软件
      与用户交互的接口
    • 设备独立性软件
      实现用户程序与设备驱动器的统一接口、设备命令、设备保护、设备分配与释放
    • 设备驱动程序
      与硬件直接相关
    • 中断处理程序
      用于处理中断相关事项
    • 硬件设备
  4. I/O核心子系统功能
    • I/O调度
    • 缓冲与高速缓存
      • 磁盘高速缓存
      • 缓冲区
        • 单缓冲
        • 循环缓冲
        • 缓冲池
    • 设备分配与回收
    • 假脱机
    • 设备保护和差错处理
  5. 设备分配
    • 独占式使用设备
    • 分时式共享使用设备
    • 以SPOOLing方式使用外部设备
  6. 设备分配使用的数据结构
    • 设备控制表(DCT)
    • 控制器控制表(COCT)
    • 通道控制表(CHCT)
    • 系统设备表(SDT)
  7. 设备分配方式
    • 静态分配
    • 动态分配

注意

  1. 引入缓冲区目的
    • 缓和CPU和I/O设备不匹配的矛盾
    • 减少对CPU的中断频率,放宽对CPU中断响应时间的限制
    • 减少基本数据单元大小不匹配的问题
    • 提高CPU和I/O设备之间的并行性
  2. 设备分配原则
    既要充分发挥设备使用效率,又要避免造成死锁进程,还要将用户程序和具体设备隔开