DMA I/O控制：提升CPU与设备并行操作的效率

"直接存储器访问（DMA）是一种I/O控制方式，主要用于提高CPU与I/O设备之间的数据传输效率。在DMA方式下，数据传输以数据块为单位，而不是单个字节，减少了CPU的介入次数，使得CPU可以专注于其他计算任务，而整个数据块的传输则由DMA控制器负责。这种方式显著提高了系统的并行操作能力，尤其适用于高速设备如磁盘进行大量数据的读写操作。 设备管理是操作系统中的关键部分，主要涉及缓冲区管理、设备分配、设备处理、虚拟设备以及实现设备独立性。缓冲区管理优化了数据传输，减少等待时间；设备分配确保正确分配和释放设备资源；设备处理涉及设备驱动程序，控制设备操作；虚拟设备技术使得多个用户可以同时使用原本独占的设备；设备独立性让用户无需关心具体硬件，操作系统提供统一的接口。 I/O系统由多种组件构成，包括I/O设备、总线、设备控制器、I/O通道和I/O处理机。这些组件协同工作，实现数据在设备和内存间的快速高效传输。根据不同的性能指标，I/O设备可以分为存储设备、输入/输出设备、低速、中速和高速设备，以及块设备和字符设备。存储设备如磁盘，具有大容量和较慢的存取速度；输入/输出设备包括键盘、打印机等；传输速率是设备分类的重要依据，例如，磁盘设备因其高速传输和可寻址特性常采用DMA方式。 块设备如磁盘，其数据传输以固定大小的块为单位，通常用于存储有结构的信息，如文件系统。而字符设备，如终端和打印机，数据传输以字符为单位，不支持直接寻址，通常使用中断驱动方式进行I/O操作。 设备的共享属性决定了其访问方式。独占设备在同一时刻只能被一个进程访问，如磁带机；共享设备如磁盘，允许多个进程并发访问；虚拟设备通过虚拟化技术，将独占设备转化为逻辑设备，以实现多用户同时使用。设备与控制器之间的接口包括数据信号和控制信号，前者负责数据传输，后者用于设备操作的控制和协调。" 上述内容详细阐述了DMA I/O控制方式的优势以及设备管理在操作系统中的角色，还介绍了I/O系统的构成和设备分类，深入探讨了设备的特性和共享属性，以及它们如何与控制器交互。