操作系统设备管理详解：I/O控制、缓冲技术与设备分配

"操作系统-设备管理节选.ppt 教学课件" 操作系统中的设备管理是操作系统核心功能之一，其目标在于提高系统资源利用率，尤其是外部设备，以便在多道程序环境中实现设备的有效使用，方便用户操作，并促进设备与CPU的并行工作。设备管理涉及的主要任务包括按照用户需求控制I/O设备，执行I/O操作，实施设备分配策略，以及设备的回收与控制。 设备管理中，设备控制块是关键的数据结构，它动态地记录了设备的状态信息。设备分配策略是另一个重要方面，分为作业级的静态分配和进程级的动态分配。在作业级，设备通常在作业提交时就分配；而在进程级，设备则根据需要实时分配和回收。设备控制包括设备驱动和中断处理，确保设备正常运行，处理完成、故障等中断事件。 设备可以按多种方式进行分类。按使用特性，设备可分为存储设备（如磁盘、磁带），输入输出设备（如键盘、显示器），以及终端设备。按从属关系，设备分为系统设备（操作系统初始化时已登记的标准设备）和用户设备（需要安装驱动程序的非标准设备）。按信息组织方式，设备分为块设备（如硬盘，以固定大小的数据块进行读写）和字符设备（如键盘，按字符顺序传输数据）。此外，根据设备共享属性，设备可被分为独享设备（一次只能由一个进程使用的设备）、共享设备（多个进程可并发访问的设备，如磁盘）以及虚拟设备（通过虚拟化技术，使得多个进程可以同时使用原本为独享的设备）。 输入/输出管理是设备管理的重要部分，涉及输入设备（如键盘，向主机输入信息）和输出设备（如显示器，输出主机信息）。存储设备作为信息载体，如磁盘、磁带和磁鼓，用于长期存储数据。独享设备和共享设备的管理对于避免资源冲突至关重要，而虚拟设备技术则通过逻辑设备的方式增强了设备的并发使用能力。 设备管理是操作系统中一个复杂而重要的领域，它涉及设备状态跟踪、分配策略、控制机制等多个层面，旨在优化系统性能，提升用户体验，同时保证系统稳定性和资源的高效利用。