并发执行与I/O结构：同步异步I/O解析

"该资源是操作系统概念第六版的第六章PPT中文版，主要讨论了计算机系统的操作，尤其是I/O结构以及存储结构。内容涵盖了I/O设备与CPU的并发执行、中断机制、I/O方式（同步与异步）、设备状态表和DMA结构，同时也提及了存储层次和硬件保护等内容。" 在现代计算机系统中，CPU、各种控制器和存储设备通过系统总线相互连接。I/O设备和中央处理器可以并发执行任务，每个设备都有自己的控制器和本地缓冲区，CPU则负责缓冲区与内存之间的数据交换。这种并发执行使得系统效率得以提高。中断是设备与CPU通信的重要方式，中断向量表记录了所有设备服务例程的入口地址，中断处理过程中会保存CPU状态，并根据中断类型执行相应操作。 I/O操作有两种基本方式：同步I/O和异步I/O。同步I/O在I/O操作完成前不会释放控制权，例如wait指令会导致CPU空闲，直到I/O完成。这种方式可能会导致循环等待，且同一时间只能处理一个请求。相比之下，异步I/O允许CPU在启动I/O操作后立即继续执行其他任务，而由操作系统通过系统调用来处理设备状态，从而提高了系统利用率。 设备状态表是管理I/O操作的关键，它记录了每个设备的状态，如是否繁忙、空闲等，帮助OS跟踪设备活动。直接存储器访问（DMA）技术用于高速I/O设备，如磁盘，它可以快速传输数据到内存，减少CPU的参与，仅在数据块传输完成时产生一次中断，而不是每次字节传输都中断，从而提升了性能。 此外，存储结构部分讨论了主存和辅助存储器，主存是CPU直接访问的高速存储，而辅助存储（如磁盘）提供大容量的长期数据存储。存储层次的概念也被提及，它通过缓存技术提高访问速度，同时利用辅助存储的大容量，实现高效的数据管理和访问。 这份资料深入介绍了操作系统中的关键概念，包括I/O操作、中断处理、存储结构和设备管理，对理解计算机系统运行机制有重要价值。