操作系统第五章：中断方式与设备管理

"中断方式-操作系统第五章课件汤子瀛版" 在操作系统中，中断方式是一种关键的I/O控制机制，它使得CPU能够高效地与外部设备交互，提高整个系统的资源利用率。中断方式允许CPU在执行其他任务的同时，处理设备的输入/输出操作，从而实现了设备与CPU的并行工作。 在I/O中断方式下，数据的传输过程分为以下几个步骤： 1. 当一个进程需要从设备获取数据时，它会将启动命令和允许中断的标志（通常是一个中断位设置为1）写入相应的设备控制状态寄存器。这启动了设备的数据传输过程。 2. 随后，该进程进入等待状态，因为它需要等待输入数据的完成，不会占用CPU资源。 3. 当输入设备完成数据传输后，它会向CPU发送一个中断请求信号，通知CPU数据已经准备好。 在这个过程中，设备控制器起着至关重要的作用。设备控制器包含数据寄存器、I/O逻辑和控制/状态寄存器，它们负责与设备之间的实际通信。控制器根据CPU的指令和设备的状态进行数据的读写操作，并且在必要时通过中断机制通知CPU。 操作系统中的设备管理涉及多个方面： - 设备分类：设备可以根据其特性分为外存/辅存、I/O设备，从属关系（系统设备和用户设备），以及信息组织和处理方式（块设备和字符设备）。此外，资源分配方式有独占设备、共享设备和虚拟设备（如通过SPOOLing技术实现的）。 - 设备管理的任务：包括选择和分配设备，控制数据传输，提供用户友好的接口，以及优化设备利用率，如实现CPU与外设的并行工作。 - 设备管理的功能：设备管理需要提供与进程管理的接口，管理缓冲区，以及执行设备控制器的指令。 - 通道（如I/O通道）是更高级别的I/O控制结构，它能执行内存中的通道程序，控制多个I/O操作，进一步解放CPU，提高系统效率。 通过中断和相关的硬件及软件机制，操作系统能够有效地管理各种设备，实现高效的I/O操作，确保系统的稳定性和性能。