操作系统5

设备管理

I/O设备

什么是？--- 将数据Input/Output（输入/输出）计算机的外部设备。

分类：

按使用特性：人机交互类外设、存储设备、网络通信设备；

按传输速度：低速、中速、高速设备；

按信息交换的单位：块设备、字符设备。

1. 块设备和字符设备的区别？

答：块设备，以快为单位进行数据的传输，可寻址；字符设备以字符为单位传输速度慢，不可寻址，常采用中断驱动的方式。

I/O控制器

I/O控制方式

DMA：Direct Memory Access，直接存储器存取

通道：一种硬件，可以理解为“弱鸡版的CPU”、“一个任务清单”。通道可以识别并执行一系列通道指令。与CPU共享内存。

I/O软件层次结构

只有 设备驱动程序 和 中断处理程序 直接的跟硬件打交道。 

2. 为什么不同的设备需要不同的设备驱动程序？

答：因为不同的设备内部的硬件特性不同，这些特性只有厂家才知道，因此厂家必须提供与设备对应的驱动程序，CPU执行这些驱动程序的指令序列，来完成设置设备寄存器，检查设备状态等工作

输入输出应用程序接口和驱动程序接口

阻塞IO：应用程序发出I/O系统调用，进程需转为阻塞态等待；如从键盘读一个字符。

非阻塞IO：应用程序发出IO系统调用，系统调用可迅速返回，无需阻塞等待；如，往磁盘写数据。

IO核心子系统

I/O调度：用某种算法确定一个好的顺序来处理各个IO请求。

设备保护：类比于文件保护。Unix中就把设备看做一种特殊的文件。

假脱机技术

 

设备的分配与回收

 

缓冲区管理

数据粒度：例如以块和以字符为单位的数据粒度就不同。 

磁盘

磁盘的结构

磁盘调度算法

 

减少磁盘延迟时间的方法

3. 为什么用（柱面号，盘面号，扇区号）结构而不用另一种？

答：读取地址连续的磁盘块时，采用（柱面号，盘面号，扇区号）的地址结构可以减少磁头移动消耗的时间。

磁盘的管理

固态硬盘SSD