设备管理：多通路I/O系统中的核心任务

"本章详细介绍了改进后的多通路I/O系统在设备管理中的关键概念和功能，包括设备分配、设备处理（设备驱动）、缓冲区管理和虚拟设备等，旨在优化I/O设备的利用率和用户体验。" 设备管理是操作系统的重要组成部分，主要负责控制和管理除了CPU和主存储器以外的其他硬件设备，特别是I/O设备。在计算机系统中，设备管理的目的是高效地响应用户的I/O请求，合理分配和使用I/O资源，确保设备的高效率和易用性。 设备管理的主要功能包括： 1. **设备分配**：根据设备类型和特定的分配策略，将I/O设备分配给需要的进程。这一过程可能涉及控制器和通道的分配，确保数据传输路径畅通。为了实现有效分配，系统通常维护设备状态的数据结构，如设备队列和设备状态表。 2. **设备处理（设备驱动）**：设备驱动程序是设备管理的核心，它接收来自上层的I/O请求并转化为对具体设备的操作。设备驱动需要处理启动I/O操作、响应设备中断和构建通道程序（如果系统支持）。设备驱动程序确保了CPU与设备控制器之间的通信，启动和响应I/O操作，并处理可能出现的错误或异常情况。 - **初始化例程**：在系统启动或驱动程序加载时运行，用于设置必要的系统对象和数据结构。 - **添加设备例程**：允许系统识别和添加新的设备，扩展设备管理的能力。 - **调度例程集**：包含了如打开、关闭、读写等操作的调度，确保设备操作的有序进行。 - **启动I/O例程**：初始化与设备的数据传输过程，为数据交换做准备。 3. **缓冲区管理**：通过在内存中设置缓冲区，可以平滑CPU和I/O设备之间的速度差异，提高数据传输效率，减少等待时间。缓冲策略如单缓冲、双缓冲、环形缓冲等，可以根据系统需求选择合适的实现方式。 4. **虚拟设备**：通过虚拟化技术，一个物理设备可以被表现为多个逻辑设备，或者一个逻辑设备可以由多个物理设备共享，从而提高设备的利用率和并发性能。 5. **设备独立性**：使应用程序独立于具体的物理设备，通过统一的接口与设备交互，降低系统对硬件的依赖，增强系统的可移植性和用户友好性。 通过这些功能，设备管理确保了计算机系统能够高效、可靠地处理各种I/O操作，提升了整体系统的性能和用户体验。改进后的多通路I/O系统尤其关注提高设备的并行处理能力和资源利用率，减少了I/O瓶颈，为用户提供更快捷的I/O服务。