操作系统中的数据传输控制方式

该资源是关于操作系统课程的第五章课件，主要讲解了数据传送控制方式，包括程序直接控制方式、中断方式、DMA方式和通道方式。此外，还涉及了设备管理的相关概念，如缓冲技术、I/O软件、设备分配和磁盘管理。 在操作系统中，数据传送控制方式是实现CPU与外部设备之间高效交互的关键。以下是四种常见的数据传送控制方式： 1. **程序直接控制方式**：在这种方式下，CPU需不断监控设备状态，一旦设备准备就绪，CPU就会执行I/O操作，然后继续执行其他任务。这种方式简单，但效率较低，因为CPU会浪费时间在等待I/O操作上。 2. **中断方式**：中断方式允许CPU在执行其他任务时，设备可以独立完成数据传输。当设备完成操作后，它会发送一个中断信号给CPU，CPU响应中断后处理I/O请求。这种方式提高了CPU的利用率。 3. **DMA（直接存储器访问）方式**：DMA允许外部设备直接与内存交换数据，无需CPU参与。在DMA操作期间，CPU被暂停执行，直到DMA传输完成，从而减少了CPU的等待时间。 4. **通道方式**：更高级的数据传送方式，通道是一种特殊的处理器，专门用于控制I/O操作。CPU将控制权交给通道，通道执行预编程的通道指令，从而处理一系列连续的I/O操作，进一步提高系统效率。 设备管理是操作系统的重要组成部分，其主要任务包括设备的分配、数据传输控制、接口管理和用户接口的提供。设备可以分为系统设备和用户设备，根据信息处理方式分为块设备和字符设备，以及根据资源分配方式分为独占设备、共享设备和虚拟设备。 设备控制器是连接CPU和外部设备的硬件组件，它包含数据寄存器、I/O逻辑和控制/状态寄存器，负责设备的控制和数据传输。不同的控制器适用于字符设备和块设备。 缓冲技术在I/O操作中起到平滑数据流的作用，减少CPU和外部设备速度不匹配带来的影响。通过使用缓冲区，数据可以在设备准备好时立即写入或读取，而不会阻塞CPU的其他操作。 I/O软件包括设备驱动程序和用户接口，驱动程序是操作系统的一部分，它负责与硬件交互，而用户接口则为用户提供了一种方便的访问设备的方式，使用户无需关心底层的硬件细节。 设备分配涉及到如何有效地分配和回收设备，以确保系统资源的有效利用。磁盘管理则关注如何组织和管理硬盘上的数据，包括磁盘分区、文件系统、磁盘调度等。 这一章的内容深入介绍了操作系统如何管理和控制外部设备，以及如何优化数据传输，以提高整个系统的性能和效率。