操作系统基础3

第 5 章 I/O管理

5.1 I/O管理概述

5.1.1 什么是I/O设备？有几类I/O设备？

0.思维导图

1.什么是I/O设备？

2.I/O设备的分类

（1）按使用特性分类

（2）按传输速率分类

（3）按信息交换单位分类

5.1.2 控制I/O设备的I/O控制器

0.思维导图

1.I/O设备的组成

（1）机械部件

（2）电子部件—I/O控制器的功能

2.I/O控制器的组成

注意：

3.I/O控制器的两种寄存器编址方式

内存映像—独立编址

5.1.3 控制I/O设备的几种方式？(程序直接控制方式、中断驱动方式、DMA、通道控制)

0.思维导图

1.程序直接控制方式

key word : 轮询

• 完成一次读/写操作的流程图(以读操作为例)
  
  下面以C语言代码和流程图来剖析，程序直接控制方式
  
  分析一下在思维导图中提到的几个问题：
  

2.中断驱动方式

• 由于程序直接控制方式CPU利用率低，忙等，所以提出了中断驱动方式。

分析一下在思维导图中提到的几个问题：

3.DMA方式

• 虽然中断驱动方式解决了程序直接控制方式的问题，但是每一次只能读/写一个字，导致CPU频繁切换，耗费了很多时间。于是人们又发明了DMA方式。

DMA控制器：

分析一下在思维导图中提到的几个问题：

4.通道控制方式

• 通道控制方式是为了解决DMA方式连续存储的问题

分析一下在思维导图中提到的几个问题：

5.四种方式总结一下

5.1.4 I/O软件的层次结构（用户层软件-设备独立性软件-设备驱动程序-中断处理程序）

0.I/O软件层次总览

1.用户层软件

2.设备独立性软件

六大功能

逻辑设备表—LUT

为什么不同的设备需要不同的驱动程序呢？

举几个假设的例子：

3.设备驱动程序

4.中断处理程序

5.总结回顾

5.2 I/O核心子系统

5.2.1 内核的I/O核心子系统及功能

0.I/O核心子系统以及功能

1.这些功能在哪个层次实现？

假脱机技术

I/O调度

设备保护

5.2.2 I/O设备假脱机技术(SPOOLing)

0.思维导图

1.什么是脱机技术？

这里温习一下手工操作阶段：

• 因为手工阶段的速度慢问题，引入了脱机技术
  

2.假脱机技术

• 在脱机技术的基础上人们发明了更好的假脱机技术

输入井和输出井

输入进程与输出进程

输入输出缓冲区

共享打印机原理分析—假脱机技术的一种应用

先了解一下独占和共享设备，以此引出假脱机技术如何实现对独占设备的共享：

• 打印请求完成后，请求表从打印队列删除，执行后续队列的打印任务

5.2.3 I/O设备的分配与回收（DCT-COCT-CHCT-SDT）

0.思维导图

1.设备分配时应该考虑的因素

设备的固有属性

设备的分配算法

设备分配中的安全性

2.静态分配与动态分配

3.设备分配管理中的数据结构

设备、控制器、通道之间的关系：

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

4.设备分配的步骤

设备分配的改进步骤

5.2.4 缓冲区管理（单缓冲-双缓冲-循环缓冲-缓冲池）

0.思维导图

1.什么是缓冲区？有什么作用？

2.单缓冲

T>C时的例子：

T<C时：

3.双缓冲

T>C+M时：

T<C+M时：

4.单缓冲和双缓冲通信时的区别

5.循环缓冲区

6.缓冲池