操作系统设备管理：I/O步骤与磁盘调度

"操作系统课件第4章涵盖了设备管理的核心概念，包括I/O请求的步骤、磁盘调度算法、数据传输方式、缓冲管理和虚拟设备与SPOOLing技术。此外，还涉及了磁盘冗余阵列RAID以及I/O设备的分类。" 在操作系统中，设备管理是一个至关重要的部分，它确保高效、便捷地使用硬件资源。第四章主要讨论以下几个方面： 1. 完成I/O请求的步骤：通常包括用户进程发起I/O请求、操作系统接收并调度、设备驱动程序执行实际操作、数据传输及最后的结果返回给用户进程。 2. 磁盘调度算法：用于决定磁盘读写臂的移动顺序，常见的算法有先来先服务（FCFS）、最短寻道时间优先（SSTF）和扫描算法（SCAN）等，目标是减少平均寻道时间和响应时间。 3. 数据传输方式：包括同步传输和异步传输，同步传输保证数据的连续性，而异步传输允许数据以独立的包形式发送，提高了系统的灵活性。 4. 缓冲管理：通过使用缓冲区，可以减小数据传输中的延迟，提高I/O效率。操作系统会维护多个缓冲区以适应不同的I/O需求。 5. 虚拟设备和SPOOLing技术：虚拟设备允许将物理设备模拟为多个逻辑设备，SPOOLing（Simultaneous Peripheral Operations On Line）技术则通过内存中的缓冲区，使得多个进程可以同时使用共享设备，提高了设备利用率。 6. 磁盘冗余阵列RAID：通过数据冗余和分布，RAID可以提高数据的可靠性和存储性能，常见的RAID级别有RAID 0、RAID 1、RAID 5等，每个级别有不同的特点和优势。 7. I/O设备的类型：设备可按从属关系、共享属性和使用特性分类。系统设备和服务于所有用户的共享设备；独占设备一次只能被一个进程使用；虚拟设备通过软件模拟，使多个进程能并发访问。此外，还有输入设备、输出设备（字符设备和块设备，如磁带、磁盘）。 设备管理的主要目标是提高设备利用率和用户友好性，其功能包括提供I/O命令接口、设备分配与回收、缓冲区管理以及实现实际的I/O操作。这些功能使得用户可以方便地与各种外部设备交互，而无需关心底层硬件的具体操作细节。