设备管理：设备控制器与驱动

"本章介绍了设备管理在计算机系统中的重要性，主要关注设备控制器的组成以及设备管理的主要功能，如设备分配、设备处理（设备驱动）、缓冲区管理和虚拟设备等。设备控制器通常由数据寄存器、控制/状态寄存器和与处理机的接口组成，用于实现CPU与设备间的数据交换和控制。设备管理的目标是高效地满足用户的I/O请求，提高设备利用率，并确保设备的独立性。设备分配涉及选择合适的设备、控制器和通道，并维护设备状态的数据结构。设备处理，即设备驱动，负责启动I/O操作，处理中断请求，以及在有通道的系统中构建通道程序。设备驱动程序通常包含初始化、添加设备、调度和启动I/O等核心例程。" 在计算机系统中，设备管理扮演着关键角色，主要负责数据传输控制和管理所有非CPU、主存储器的硬件设备。本章聚焦于设备控制器，它是连接CPU和I/O设备的桥梁。设备控制器由三个关键部分构成：与处理机的接口，包括数据线、地址线和控制线，以及与其相连的数据寄存器和控制/状态寄存器。这些组件共同确保了CPU与设备间的数据流动和控制信息的交互。 设备管理的核心任务包括设备分配、设备处理（设备驱动）、缓冲区管理、虚拟设备的实现以及设备独立性的保障。设备分配不仅要确定哪个进程获得所需的I/O设备，还可能涉及控制器和通道的分配，以确保数据传输路径畅通。此外，系统需要维护设备状态的数据结构，以便高效地进行设备分配。 设备处理，或称设备驱动，是设备管理的重要环节。设备驱动程序接收上层的I/O请求，进行与具体设备相关的操作。这包括启动I/O操作、处理设备中断请求以及在有通道系统中构建和执行通道程序。设备驱动程序通常由一系列例程组成，如初始化、添加设备、调度以及启动I/O等，以应对设备操作的不同阶段。 缓冲区管理优化了数据传输过程，通过临时存储数据来减少CPU和I/O设备间的等待时间，提高了系统效率。虚拟设备技术则允许将物理设备模拟成多个逻辑设备，增强了系统的并发能力，使多个用户或进程可以同时访问一个物理设备。 设备管理是一个复杂而关键的领域，它不仅涉及硬件资源的有效利用，还包括软件层面的优化，以提供高效、灵活且用户友好的I/O服务。