计算机设备管理详解：I/O系统与控制方式

该资源是一份关于2022年计算机设备管理的PPT，共有80张幻灯片，涵盖了I/O系统、I/O控制方式、缓冲管理、设备分配、设备处理以及磁盘存储器管理等多个主题。 **5.1 I/O系统** I/O系统是计算机与外部设备之间进行数据传输的桥梁。它包括了各种类型的I/O设备、设备控制器、I/O通道以及相关的软件。I/O设备根据传输速率、信息交换单位和共享属性可以分为不同的类别： 1. **按传输速率分类**: 包括低速设备（如键盘、鼠标）、中速设备（如打印机）和高速设备（如磁带机、磁盘机、光盘机）。 2. **按信息交换的单位分类**: 分为块设备（如磁盘，以数据块为单位进行存取）和字符设备（如键盘、显示器，以字符为单位进行输入/输出）。 3. **按设备的共享属性分类**: 可以是独占设备、共享设备或虚拟设备，影响设备在同一时刻被多个进程访问的能力。 **5.1.2 设备控制器** 设备控制器负责与CPU交互，执行设备操作。其主要功能包括接收并识别命令、进行数据交换、报告设备状态、地址识别、数据缓冲以及差错控制。控制器通常包含必要的硬件逻辑，以确保高效、准确的数据传输。 **5.1.3 I/O通道** I/O通道是I/O操作的另一种控制机制，它执行特定的I/O指令，通过通道程序来协调数据传输。I/O通道与CPU共享内存，但其指令集较窄，专注于I/O操作。常见的通道类型包括： 1. **字节多路通道**: 这种通道能够同时处理多个低速I/O设备的数据传输，通过时间分片实现多任务处理。如图5-3所示，字节多路通道允许数据在多个设备间并行流动，提高了系统效率。 2. **数字选择通道**: 适用于连接一组高速设备，例如磁盘驱动器，能够独立地启动和停止每个设备的传输。 3. **数组多路通道**: 适合于大量、连续的数据传输，如在大型数据处理或批量打印中。 **5.2 I/O控制方式** I/O控制方式决定了如何管理设备和数据传输。常见的控制方式包括程序控制、中断控制、DMA（直接存储器访问）和通道控制。这些方法各有优缺点，适应不同场景下的需求。 **5.3 缓冲管理** 缓冲管理是为了减少CPU与I/O设备之间的速度不匹配问题，通过在内存中设立缓冲区，暂时存储数据，使得数据传输可以在设备准备好时进行，提高系统效率。 **5.4 设备分配** 设备分配涉及到如何将设备分配给请求的进程，包括静态分配和动态分配。静态分配通常在进程创建时完成，而动态分配则在运行时根据需要进行。此外，还需要考虑设备的独占性、共享性和虚拟设备的概念。 **5.5 设备处理** 设备处理包括设备的初始化、启动、中断处理以及释放等操作，确保设备正确有效地工作。 **5.6 磁盘存储器管理** 磁盘管理关注磁盘的组织结构、磁盘调度算法、磁盘空间的分配和回收，以及磁盘故障的恢复策略等。有效的磁盘管理对于系统的整体性能至关重要。 这份PPT详细阐述了计算机设备管理的各个方面，是学习和理解计算机硬件与操作系统之间交互的宝贵资料。