输入输出系统
1 i/o系统的功能、模型和接口
1.1 I/O系统的基本功能
1.隐藏物理设备细节
2.与设备的无关性
3.提高处理机和I/O设备的利用率
4.对I/O设备进行控制
5.确保对设备的正确共享
6.错误处理
1.2 I/O系统的层次结构和模型
分为四个层次
1.用户层I/O软：实现与用户交互的接口
2.设备独立性软件：用于实现用户程序与设备驱动程序的统一接口
3.设备驱动程序：与硬件直接相关，用于具体实现系统对设备发出的设备指令
4.中断处理程序：用于保护被中断进程的CPU环境
示意图
1.3 I/O系统的接口
1.块设备接口：传输速率高，可随机读写磁盘中的任一块，常采用DMA方式
2.流设备接口：又称字符设备接口，数据的存取和传输以字符为单位，速率低，不能直接指定地址，常采用中断驱动方式
3.网络通信接口：是计算机能够进行通信或上网浏览
2 设备和设备控制器
2.1 I/O 设备
I/O设备指由执行I/O操作的机械部分和执行控制I/O的电子部件组成
I/O操作的机械部分是一般的I/O设备
I/O控制的电子部件成为设备控制器或适配器
2.2 设备控制器
主要功能：控制一个或多个I/O设备，以实现I/O设备和计算机之间的数据交换。
2.2.1 基本功能：
1.接受和识别命令：因此具备控制寄存器
2.数据交换：具备数据寄存器
3.标识和报告设备的状态：具备状态寄存器
4.地址识别：具备地址译码器
5.数据缓冲区
6.差错控制
2.2.2 设备控制器的组成
1.设备控制器与处理机的接口
2.设备控制器与设备的接口
3.I/O 逻辑
2.3 内存映像I/O
1.早期，为每个寄存器分配一个I/O端口
内存映像I/O：在编址上不在区分内存单元地址和设备控制器的寄存器地址，都采用k。当k处于0~n被认为是内存地址，当k大于n时，被认为是控制器的寄存器地址
2.4 I/O通道
为了建立独立的I/O操作，使原来由CPU处理的任务转由通道承担。I/O通道是一种特殊的处理机
2.4.1 通道类型
1.字节多路通道：按字节交叉方式工作的通道，按时间片轮转方式共享主通道
示意图
2.数组选择通道:在一段时间只能执行一道通道程序，通道利用率很低
3.数组多路通道：以上二者优点的结合
瓶颈
解决
3 中断机构和中断处理程序
中断：是指CPU对I/O设备发来的中断信号的一种响应
3.1 中断处理程序处理过程
1.测定是否有未响应的中断信号
2.保护被中断进程的CPU环境
3.转入相应的设备处理程序
4.中断处理
5.恢复CPU现场并推出中断
4 设备驱动程序
设备处理程序又称设备驱动程序，是I/O系统高层与设备控制器之间的通信程序。控制设备控制器启动设备进行读写
4.1 对I/O设备的控制方式
1.程序I/O方式：造成对CPU的极大浪费
2.中断驱动方式
3.DMA方式：传输的基本单位是数据块
4.I/O通道方式：通过执行通道程序，与设备控制器共同实现对I/O设备的控制，可实现三者的并行操作
