"计算机操作系统中的I/O管理原理"

本ppt介绍了操作系统原理IO管理的概念及相关内容。在计算机系统中，除了CPU和内存以外的所有设备和装置都被称为计算机外部设备或I/O设备。存储设备用来存放各种信息，如软盘、硬盘、光盘和磁带等；而I/O设备用来向计算机输入和输出信息，如键盘、鼠标、显示器、打印机等。现代计算机系统中的某些设备既可以做存储设备又可以做I/O设备，如软盘和硬盘。因此，I/O管理也被称为设备管理，它是操作系统的一个重要组成部分，负责管理系统中的所有外部设备。 计算机外部设备的种类繁多，特性各异。主要表现在速度、传输单位等方面。不同外部设备的传输速度相差很大，如键盘的传输速度很慢，而磁盘的传输速度则非常快。传输单位也有所不同，有的设备的传输单位是字节，如键盘、打印机、显示器；有些设备的传输单位是字符块，如软盘、硬盘、磁带等；还有一些设备的传输单位是位，如个人计算机中的SerialPort(s)COM1、COM2等。 I/O管理的目标是为了提高计算机系统的性能和可靠性。它需要解决的主要问题包括设备的并发访问、设备的独占使用、设备的分配和回收、设备的错误处理等。为了解决这些问题，I/O管理涉及到了很多概念和技术，包括设备驱动程序、设备控制器、设备队列、中断、DMA等。 设备驱动程序是I/O管理中的重要概念之一，它是操作系统内核中的一个模块，负责与设备控制器进行通信。设备驱动程序需要处理中断、DMA传输、设备寄存器的读写等操作，以实现设备的正常工作。设备驱动程序与具体的设备控制器密切相关，不同设备需要编写不同的设备驱动程序。 设备控制器是连接计算机系统和外部设备的一个接口，它负责控制外部设备的工作。设备控制器可以是硬件实现的，也可以是软件实现的。硬件设备控制器通常被集成到设备中，如打印机、磁盘驱动器等；软件设备控制器则是由操作系统提供的，如虚拟设备控制器、网络设备控制器等。 设备队列是I/O管理中的一个重要数据结构，用于管理对设备的请求。设备队列分为输入队列和输出队列，用于存储输入和输出请求以及相应的控制信息。设备队列的管理涉及到请求的调度、请求的合并、设备分配等问题，以实现对外部设备的高效管理。 中断是I/O管理中的一个重要机制，用于处理设备的异步事件。当设备完成一个请求或发生错误时，会产生一个中断信号，操作系统通过中断处理程序来处理相应的事件。中断可以分为外部中断和内部中断，外部中断由外部设备发起，而内部中断由程序内部的事件触发。 DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是一种高效的数据传输技术，它可以在不经过CPU的参与下实现设备和内存之间的数据传输。DMA可以大大提高数据传输的速度和效率，并减少对CPU的占用。 总之，I/O管理是操作系统中一个非常重要的部分，它负责管理计算机系统中的外部设备，以提高系统的性能和可靠性。通过设备驱动程序、设备控制器、设备队列、中断和DMA等技术手段，实现对外部设备的并发访问、独占使用、分配和回收、错误处理等功能。