操作系统设备管理详解：类别、控制与调度

第8章设备管理是操作系统的重要组成部分，它负责管理和优化计算机系统中的输入/输出(I/O)设备。本章涵盖了设备管理的多个关键概念和实践。 首先，设备管理概述强调了外部设备在操作系统中的广义定义，包括物理设备、控制器、控制部件和虚拟设备。这些设备不仅限于直接与计算机交互的硬件，也包括通过技术手段构建的抽象设备，使得系统能够处理更多种类的输入输出操作。 从设备分类的角度，I/O设备主要根据以下性能指标区分：数据传输速率、数据传输单位以及设备共享属性。设备被分为系统设备和用户设备，前者如内置设备（如键盘、磁盘、打印机），后者则是非标准设备（如网卡和专用设备）。系统设备在操作系统初始化时已注册，而用户设备则需动态添加。 进一步划分，设备可以是独占设备、共享设备或虚拟设备。独占设备如行式打印机，一次只供一个作业使用，保证信息传输的连续性；共享设备如磁盘，多个作业可以同时访问，提高设备利用率，是文件系统的基础；虚拟设备则利用辅助存储器和虚拟技术模拟出多台独占设备，提供更灵活的资源管理。 8.2 I/O控制方式涉及设备的控制方法，包括直接存储器访问(DMA)技术，这种技术允许数据在不占用CPU的情况下进行高速传输，提高了系统的效率。 8.3 设备分配策略是操作系统决定何时、如何将设备资源分配给特定任务的过程，确保资源的有效利用和作业的顺利执行。 8.4 设备处理程序，即设备驱动程序，是操作系统与硬件之间的接口，它们执行设备的初始化、数据传输和错误处理等任务，确保设备与用户进程之间的通信顺畅。 8.5 磁盘设备的驱动调度涉及到硬盘读写操作的优化，如何合理安排请求，减少寻道时间和提高磁盘I/O性能，是提高系统响应速度的关键。 8.6 缓冲技术是另一种优化I/O性能的技术，通过预先存储数据或指令在内存中，减少直接访问设备的延迟，提升了系统整体性能。 第8章设备管理关注的是如何高效地协调和管理计算机系统的硬件资源，以满足用户的需求，提高系统可用性和性能。通过理解这些概念，学习者可以深入理解操作系统如何确保I/O设备的可靠性和效率。