计算机基础课--操作系统学习笔记(5)

这篇的内容是IO管理。

一、IO设备

1.按使用特性分类

 2.按传输速率分类

 3.按信息交换的单位分类

 二、IO控制方式

 1.程序直接控制方式(程序查询方式)

1)流程

 2)分析

计组角度:

操作系统角度:

 2.中断方式

1)中断的基本介绍

(补充)有几对词得捋一捋:内中断与外中断、中断与异常、软件中断与硬件中断、非屏蔽中断与可屏蔽中断。

个人理解(可能有误):内中断和异常和软件中断是一个东西,而外中断与中断与硬件中断是一套的。内中断等级高,并且不可被屏蔽;外中断即硬件中断则可进一步分为非屏蔽中断与可屏蔽中断。

其他详细内容参考:操作系统中的中断_ypshowm的博客-CSDN博客_操作系统中断

2)流程

3)分析

 相较程序控制方式,中断方式进步之处在于CPU发出读命令后可以不用一直等着IO了,但是中断方式数据写入内存是要从IO到CPU再到内存(为什么要经过CPU呢,这个没弄清楚,是因为没有IO接口到内存间的通道么?这个部分可以参考计组中总线章节总线的结构部分),并且还不能大批量。

3.DMA方式

 1)DMA控制器组成

要清楚DMA方式是一种硬件方式,要结合总线章节进行理解。

 2)DMA与CPU的访存控制权

即DMA与CPU争夺访存总线控制权。 

 3)DMA传送过程

 4)DMA整体工作流程

 

 5)DMA方式与中断方式的区别

 DMA的性能更好是建立在提高硬件复杂度的基础上的。DMA自己有跟主存的总线,这也是DMA方式自由度更高的重要原因。

 4.通道控制方式

 通道方式的自主权更高了,但是需要牺牲一定的内存。

三、IO子系统

1.IO子系统的层次结构

1)层次划分

 

2)举例助记

3)设备控制器

 即CPU不是真的直接与IO设备通信的,是经过了一层设备控制器的,设备控制器是对CPU功能的解耦。

 2.IO调度

 3.高速缓存与缓冲区

1)磁盘高速缓存(Disk Cache)

 这里的高速缓存不是CPU中的那个缓存。

2)缓冲区(buffer)

以下介绍几种缓冲技术,这个原理跟指令流水线有点相似。

 3)单缓冲

 4)双缓冲

 用双缓冲又节省了不少时间,类比指令流水线中的重叠次数。

 5)循环缓冲

 6)缓冲池

 7)高速缓存与缓冲区的对比

 4.设备分配与回收

1)设备分配概述

2)设备分配的数据结构 

 个人理解:DCT即反映一个设备的情况,而一个设备需要有一个专门的控制表对其进行控制即COCT;而通道是一个工具,设备控制器通过COCT与CHCT通信完成对通道的使用;而SDT记录了一个系统中所有设备,是一个大表。

设备分配先后访问的数据结构:SDT—DCT—COCT—CHCT

 3)设备分配策略

 4)设备安全性

5)逻辑设备名到物理设备名的映射

 

5.SPOOLing技术(假脱机技术)

 这里的脱机的意思应该是电脑跟外设没有联系了,外设只通过缓冲区的缓存跟外设通信。

正常意思的脱机参考:脱机_百度百科

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