设备管理 IO组成 IO软件

时间 2021-01-11

需要用于输入、输出和存储信息的设备；

需要相应的设备控制器；

控制器与CPU连接的高速总线；

有的大中型计算机系统，配置I/O通道；

1)主要功能

1.隐藏物理设备细节，方便用户

用户使用抽象的I/O命令即可

2.实现设备无关性，方便用户

用户可用抽象的逻辑设备名来使用设备，同时也提高了OS的可移植性和易适应性。

3.提高处理机和设备的并行性，提高利用率：缓冲区管理

4.对I/O设备进行控制：控制方式、设备分配、设备处理

5.确保对设备正确共享：虚拟设备及设备独立性等

错误处理

2)I/O/系统的层次结构和模型

n层次结构：系统中的设备管理模块分为若干个层次

n层间操作：下层为上层提供服务，完成输入输出功能中的某些子功能，并屏蔽功能实现的细节。

I/O软件的分层

①用户层软件

¨实现与用户交互的接口，用户可直接调用在用户层提供的、与I/O操作有关的库函数，对设备进行操作。

②设备独立软件

¨用于实现用户程序与设备驱动器的统一接口、设备命名、设备的保护以及设备的分配与释放等，同时为设备管理和数据传送提供必要的存储空间。

③设备驱动程序

¨与硬件直接相关，用于具体实现系统对设备发出的操作指令，驱动I/O设备工作的驱动程序。

④中断处理程序

¨用于保存被中断进程的CPU环境，转入相应的中断处理程序进行处理，处理完后再恢复被中断进程的现场后，返回到被中断进程。

在I/O系统与高层接口中，根据设备类型的不同，又进一步分为若干个接口。主要包括：

¨块设备接口

数据的存取和传输都是以数据块为单位的设备。基本特征是传输速率较高、可寻址。磁盘设备的I/O常采用DMA方式

¨流设备接口

¨网络通信接口

Ø按设备的共享属性分类：

Ø独占：打印机

Ø共享：一个时刻上仍然是只被一个进程占用。可寻址、可随机访问的色后备。磁盘。

Ø虚拟：使一台独占设备变换为若干台逻辑设备，供给若干用户“同时使用”。

3）I/O通道

①I/O通道设备的引入

建立更独立的I/O操作，解放CPU。

实际上I/O通道是一种特殊的处理机：

指令类型单一，只用于I/O操作；

通道没有内存，它与CPU共享内存

②通道类型

1)字节多路通道

2)数组选择通道

3)数组多路通道

设备驱动程序——最了解设备控制器的人

设备驱动程序是I/O系统的高层与设备控制器之间的通信程序

3）直接存储器访问DMA 方式

4）I/O通道控制方式

设备独立性（无关性）

用户编程时所用的设备名（逻辑上的）与实际物理设备无关

设备分配中的虚拟技术
—— SPOOLing技术

虚拟性是OS的四大特征之一。

多道程序技术将一台物理CPU虚拟为多台逻辑CPU，实现多个用户共享一台主机

SPOOLing系统的特点

1.提高了I/O的速度