【操作系统】04.设备管理

news2025/11/5 10:35:07

IO软件层次

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IO设备

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机械部件

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分类

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设备控制器

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寄存器编址
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IO控制方式

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程序直接控制方式

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中断驱动方式

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DMA方式

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通道控制方式

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中断处理程序

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设备驱动程序

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设备独立性软件

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IO调度

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设备保护

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设备分配与回收

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静态分配和动态分配

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数据结构

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设备分配步骤

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改进
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缓冲区管理

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缓冲区的组成

  1. 硬件寄存器
    成本高，一般用户队速度要求高的场合，例如存储器管理的快表，设备控制器的数据缓冲区
  2. 内存
    大多数场景

缓冲区作用

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  • 缓和cpu和IO设备之间速度不匹配的矛盾
  • 减少对cpu的中断频率
    如果达到一点数据，就传送一点数据，那么对cpu的中断将会变得十分频繁
  • 解决数据粒度不配的问题
    解决生产者和消费者之间数据交换单元大小不匹配的问题
  • 提高cpu和IO设备的并行性

单缓冲

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双缓冲

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循环缓冲区

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缓冲池

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用户层软件

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系统调用

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网络设备接口
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Spooling

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脱机技术

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  • 脱机输入/输出方式

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为了缓解主机cpu和IO设备之间速度不匹配的矛盾，出现了脱机IO技术

  • 在外围机的控制下，通过输入设备，将数据输入到磁盘；当cpu需要时，直接从磁盘调入数据到内存
  • 反之，处理机输出数据的时候，先把数据输出到磁盘；然后在另一个外围机的控制下，通过输出设备，将数据输出

假脱机技术

  • 假脱机技术

在多道系统中，可以用一道程序来模拟外围机，这样便可以通过主机的直接控制下，实现以前的脱机输入和输出功能，外围操作和cpu数据处理同时进行，这种技术成为假脱机技术（Spooling技术）
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应用

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磁盘

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磁盘结构

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读写数据

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磁盘调度算法

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先来先服务

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最短寻找时间有限

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扫描算法

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Look算法

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循环扫描算法

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C-look算法

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减少磁盘延迟时间

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固态硬盘

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