计算机设备管理与I/O系统

"该资源为一个关于计算机设备管理的PPT演示文稿，主要讨论了在多道程序设计环境中如何有效地管理和使用计算机外部设备，包括I/O设备的管理任务、I/O系统的基本功能、层次结构以及相关的操作系统I/O子系统的组成和处理流程。" 在计算机系统中，设备管理是操作系统的重要组成部分，它主要关注如何高效地利用和控制外部设备，如打印机、硬盘、显示器等。多道程序设计环境下，多个用户作业并发运行，对I/O设备的需求增加，这就需要一套有效的设备管理系统来处理I/O请求，平衡CPU和设备之间的资源使用，提高整体性能，并确保用户能够便捷地使用设备。 设备管理的任务主要包括以下几个方面： 1. 完成用户的I/O请求：当用户程序需要与设备交互时，设备管理负责协调这个过程。 2. 分配I/O设备：根据需求动态地分配设备给不同的用户或进程。 3. 提高CPU和I/O设备的利用率：通过并行处理、缓冲技术等方式减少CPU等待I/O的时间，提高系统效率。 4. 设备无关性：隐藏设备的物理细节，使得用户程序无需关心具体使用哪个设备，只需使用标准的接口即可。 5. 设备控制：控制设备的启动、停止、读写等操作。 6. 共享设备的管理：确保多个用户可以安全地共享同一设备，并处理可能出现的错误情况。 I/O系统的层次结构通常包括以下四层： 1. 用户层I/O软件：为用户提供友好的接口，处理I/O请求，如系统调用。 2. 设备独立性软件：提供设备无关的接口，处理设备命名、保护、分配和释放等。 3. 设备驱动程序：与硬件直接交互，具体执行对设备的操作指令。 4. 中断处理程序：在设备完成操作后，处理中断，恢复CPU的状态，并继续执行后续的程序。 在I/O操作的处理流程中，用户程序通过系统调用发起I/O请求，然后由系统调用处理程序传递请求到设备驱动程序，设备驱动程序负责计算磁盘地址（如柱面号、磁头号、扇区号）并驱动硬件执行操作。当设备完成I/O操作时，会产生中断，由中断处理程序处理这个中断事件，恢复CPU状态并继续执行程序。 计算机设备管理是一个复杂但至关重要的领域，它涉及到操作系统、硬件设备和用户程序之间的紧密协作，目的是优化系统的整体性能，提供高效且易用的设备服务。