第八章：输入输出操作的实现及底层机制

本文主要讨论了第八章中关于输入输出操作的实现。该章节主要包括用户空间I/O软件、I/O硬件与软件的接口以及内核空间I/O软件的内容。通过揭示高级语言程序中的I/O及文件操作请求的底层实现机制，使学生深刻理解操作系统在输入/输出系统中的重要作用，并深入了解计算机中硬件和软件如何协调工作以完成计算机功能。 第一部分介绍用户空间I/O软件，包括I/O子系统概述、文件的基本概念和用户空间的I/O函数。所有高级语言的运行时都提供了执行I/O功能的机制，例如C语言中提供的标准I/O库函数printf()和scanf()，以及C++语言中提供的输入和输出操作符<<和>>。通过这些函数和操作符，高级语言程序可以向操作系统提出输入输出的请求。 第二部分介绍I/O硬件和软件的接口，包括I/O设备和设备控制器、I/O端口及其编址方式以及I/O控制方式。计算机的I/O设备包括各种外设，例如键盘、鼠标、打印机等。这些设备通过设备控制器与计算机进行数据交换。I/O端口是计算机与设备控制器之间进行数据传输的通道，而I/O控制方式则是指计算机与设备控制器之间进行数据传输的方式，例如程序控制方式和直接内存访问方式。 第三部分介绍内核空间I/O软件，包括与设备无关的I/O软件、设备驱动程序和中断服务程序。与设备无关的I/O软件是操作系统提供的与具体硬件设备无关的抽象接口，使得用户空间的应用程序可以统一进行I/O操作。设备驱动程序是操作系统提供的与具体硬件设备相关的程序，通过设备驱动程序，操作系统可以与硬件设备进行通信。中断服务程序则是在设备发生中断时执行的程序，用于处理设备的中断请求。 通过学习这些内容，学生可以深入了解操作系统在输入/输出系统中的作用，以及硬件和软件如何协调工作以完成计算机的功能。同时，学生还可以通过实际的编程实践，掌握高级语言程序中的I/O函数和操作符的使用，进一步提升自己的编程能力。