设备分配：操作系统第五章详解-实现I/O设备透明管理

第五章设备管理是操作系统课程的重要部分，主要探讨了设备分配在计算机系统中的核心作用。当进程请求I/O操作时，设备分配程序会根据预设策略合理地分配设备、控制器和通道，确保数据传输的顺利进行。设备独立性是这一章节的关键概念，它确保了程序的稳定运行，即使设备状态变化，也能对用户隐藏这些细节，提供简单易用的逻辑设备接口。 本章首先介绍了设备的类别，包括外存（如硬盘）、辅存（如RAM）、输入输出设备等，并区分了系统设备（由操作系统配置的标准化设备）和用户设备（由用户自定义管理）。设备根据信息组织和处理方式分为块设备（如磁盘）和字符设备（如键盘），资源分配则涉及独占设备、共享设备和虚拟设备的概念，后者通过SPOOLing技术将慢速设备转化为可共享的资源。 设备管理的主要任务包括选择和分配设备，控制数据传输，提供用户界面以实现设备与CPU或内存的无缝协作，以及优化设备的使用效率，实现多任务并行处理。此外，设备管理还负责与进程管理系统的交互，以及对缓冲区的管理和控制。 章节详细讲解了设备控制器的功能，它们是连接主机和设备的硬件组件，包含数据寄存器、I/O逻辑、控制/状态寄存器等，负责数据的传输和控制。此外，通道（也称I/O处理器）的概念也被提及，它是一种特殊的处理器，独立于CPU执行I/O操作，可以在内存中执行通道程序，实现高效的I/O处理。 举例说明了控制器接口的结构，包括数据线、地址线和控制线，以及CPU与控制器的接口。通过对控制器和通道的理解，学生能够深入掌握设备管理的硬件层面和操作系统如何协调这些硬件组件以完成I/O任务。 第五章设备管理的内容涵盖了设备的分类、管理任务、硬件结构以及I/O操作的原理，这些都是理解现代计算机系统高效工作不可或缺的基础知识。