操作系统中的I/O控制方式解析

"设备工作的I/O控制方式-操作系统概论PPT" 操作系统是计算机系统的核心组成部分，负责管理和控制硬件资源，包括CPU、内存以及输入/输出（I/O）设备。在介绍设备工作的I/O控制方式之前，我们需要理解操作系统的基本概念、历史和目标。 操作系统（Operating System，简称OS）是一种系统软件，它的主要职责是管理和协调计算机的硬件和软件资源，确保程序的正常运行，并为用户提供便捷的接口。OS扮演着管理员、指挥员和接待员的角色，它管理硬件资源，如CPU、内存和I/O设备，并为应用软件提供运行平台。同时，OS旨在提高系统资源的利用率，提升系统效率，方便用户使用，以及保证系统的可扩展性和开放性。 在操作系统的历史中，硬件的发展、用户需求的增长以及系统软件设计技术的进步都是推动其演进的关键因素。从早期的批处理系统到分时系统、实时系统，再到现在的分布式系统，操作系统不断适应新的硬件环境和技术挑战。 在设备工作的I/O控制方式中，循环测试方式（也称为程序直接控制方式）是一种早期的方法。在这种方式下，CPU会持续通过测试指令检查外设是否完成任务，这意味着CPU在等待I/O操作完成时被100%占用，导致CPU利用率低下。此外，由于CPU与设备之间的工作是串行的，设备无法与其他任务并行工作，限制了系统的整体性能。而且，这种控制方式无法检测和处理设备或其他硬件可能出现的错误。 为了解决这些问题，后续发展出了中断驱动I/O和DMA（直接存储器访问）等控制方式。中断驱动I/O允许CPU在执行其他任务时，由硬件中断机制通知CPUI/O操作已完成，提高了CPU利用率。而DMA则进一步优化了数据传输，让数据可以直接在设备和内存之间交换，无需CPU介入，进一步提升了系统效率。 操作系统在处理I/O控制时，通常会结合这些方法，根据系统的具体需求和硬件能力选择合适的策略。在实时操作系统中，快速响应I/O请求至关重要，因此可能会优先采用中断驱动或DMA方式；而在批处理系统中，可能更倾向于优化CPU的利用率，即使这可能导致I/O操作的延迟。 理解I/O控制方式对于深入研究操作系统至关重要，因为它直接影响到系统性能、效率和用户体验。随着技术的发展，操作系统不断进化以满足新的需求，而I/O控制方式作为其中关键的一环，将持续推动操作系统的创新。