优化设备分配：提升I/O效率与成功率

"本章详细探讨了设备管理在操作系统中的重要性和作用，特别是针对设备分配程序的改进。设备管理主要关注I/O设备的控制和管理，包括设备控制器和I/O通道，旨在高效满足用户I/O请求，提升设备利用率。设备管理的核心功能包括设备分配、设备驱动、缓冲区管理、虚拟设备的实现以及设备独立性。在设备分配环节，系统需依据设备类型和分配策略选择合适的分配对象，并考虑控制器和通道的分配。设备处理，即设备驱动，负责处理I/O请求，启动和响应设备中断，以及在有通道系统中构建相应的通道程序。设备驱动通常包含初始化、设备添加、调度和启动I/O等基本例程。" 在计算机系统中，设备管理是一项至关重要的任务，它涵盖了对所有非CPU和主存储器硬件资源的管理和控制。本章聚焦于设备管理的第六章节，主要讨论如何改进设备分配程序以提高系统效率和用户体验。传统的设备分配程序存在一些问题，如进程依赖物理设备名进行I/O请求，以及单通路I/O系统可能导致的性能瓶颈。为了解决这些问题，我们需要从两方面进行优化：一是使进程能以逻辑设备名而非物理设备名提出请求，增强系统的灵活性；二是改进I/O系统结构，如引入多通路，以减少潜在的瓶颈。 设备管理的核心功能之一是设备分配。这个过程不仅涉及将设备分配给请求的进程，还可能需要分配对应的设备控制器和通道，确保信息传输路径畅通。设备分配策略的选取对系统性能有很大影响，这通常需要通过数据结构来跟踪设备状态，以便做出最佳决策。 设备处理，或称为设备驱动，是设备管理的另一个关键环节。设备驱动程序接收来自上层的I/O请求，执行与设备相关的操作。它负责启动I/O操作，响应设备中断，以及在有通道系统中构建适当的通道程序。设备驱动程序的组成包括初始化、设备添加、调度和启动I/O等多个子程序，这些程序协同工作以确保CPU和设备控制器之间的有效通信。 缓冲区管理在设备管理中也占据重要位置，通过缓存数据来平衡I/O操作的速度和CPU的处理速度，提高系统整体性能。此外，虚拟设备技术允许系统模拟出不存在的或共享的物理设备，提供更高的设备利用率和用户便利性。最后，设备独立性使得用户无需关心底层硬件细节，只需与操作系统交互即可完成I/O操作。 设备管理是操作系统的关键组成部分，其目标是优化设备资源的分配和使用，提高系统效率，同时提供友好的用户接口。通过不断改进设备分配程序和设备驱动，我们可以进一步提升现代计算机系统的性能和可扩展性。