单通路与多通路I/O系统详解：设备管理中的瓶颈与优化策略

本章节探讨的是单通路I/O系统与多通路I/O系统在设备管理中的应用，这是操作系统第八章的主要内容。首先，单通路I/O系统的特点在于从外设到主存的信息传输仅有一条路径，这使得系统控制相对简单，但由于通道数量有限，当设备增多时，通道就成为了系统的性能瓶颈。这种系统设计适用于设备较少且控制需求不复杂的场景。 另一方面，多通路I/O系统则是为了解决单通路系统的局限性。它提供多条信息传输通路，能有效缓解设备数量与通道限制的问题，提高了系统的并发能力和效率。然而，多通路系统的设备分配程序相比单通路系统更为复杂，需要考虑如何合理地分配和调度多个设备以实现资源的最大化利用。 在设备管理的细节上，操作系统将外部设备划分为两大类：系统设备和用户设备。系统设备由操作系统预先配置，如键盘、磁盘等，而用户设备则是非标准设备，如网络接口和专用设备。根据设备的资源分配特性，还可以进一步分为独占设备（如行式打印机，保证作业的连续性）、共享设备（如磁盘，提高设备利用率）和虚拟设备（利用辅助存储器和虚拟技术模拟独占设备，增加设备的灵活性）。 第8章涵盖了设备管理的各个方面，包括设备控制方式的选择、设备的分配策略、设备处理程序的设计以及磁盘设备的驱动调度。此外，缓冲技术也是关键的一环，它通过暂存数据，减少I/O操作的等待时间，提升了系统性能。 本章内容深入剖析了设备管理在现代计算机系统中的核心作用，强调了不同类型的I/O系统对设备管理和系统性能的影响，以及如何通过优化设备分配和利用来提升整体的系统效率。这对于理解计算机系统内部的工作原理和优化I/O密集型应用至关重要。