I/O系统的主要功能
1.隐藏物理设备细节，方便用户
用户使用抽象的I/O命令即可
2.实现设备无关性，方便用户
用户可用抽象的逻辑设备名来使用设备，同时也提高了OS的可移植性和易适应性。
3.提高处理机和设备的并行性，提高利用率：缓冲区管理
4.对I/O设备进行控制：控制方式、设备分配、设备处理
5.确保对设备正确共享：虚拟设备及设备独立性等
6.错误处理
I/O软件的层次结构
1.用户层软件
实现与用户交互的接口，用户可直接调用在用户层提供的、与I/O操作有关的库函数，对设备进行操作。
2.设备独立软件
用于实现用户程序与设备驱动器的统一接口、设备命名、设备的保护以及设备的分配与释放等，同时为设备管理和数据传送提供必要的存储空间。
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操作指令，驱动I/O设备工作的驱动程序。
4.中断处理程序
用于保存被中断进程的CPU环境，转入相应的中断处理程序进行处理，处理完后再恢复被中断进程的现场后，返回到被中断进程。
I/O系统的分层
1.中断处理程序：
处于I/O系统的底层，直接与硬件进行交互
2.设备驱动程序：
处于次底层，是进程和控制器之间的通信程序
功能：将上层发来的抽象I/O请求，转换为对I/O设备的具体命令和参数，并把它装入到设备控制其中的命令和参数寄存器中
3.设备独立性软件：
包括设备命名、设备分配、数据缓冲等软件
在I/O系统与高层接口中，根据设备类型的不同，又进一步分为若干个接口。主要包括：
块设备接口：外存，磁盘，速度快，可寻址
流设备接口：速度低，不可寻址，以字符为单位
网络通信接口
I/O系统的组成包括：
需要用于输入、输出和存储信息的设备；
需要相应的设备控制器；
控制器与CPU连接的高速总线；
有的大中型计算机系统，配置I/O通道；
**设备控制器：**控制一个设备时只有一个地址，若连接多个设备则含有多个设备地址。管理的复杂性因不同设备而异，分为字符设备控制器、块设备控制器。
设备控制器的基本功能
1.接收和识别CPU命令（控制寄存器：存放命令和参数）
2.标识和报告设备的状态（状态寄存器）
3.数据交换（数据寄存器）
4.地址识别（控制器识别设备地址、寄存器地址。地址译码器）
5.数据缓冲（协调I/O与CPU的速度差距）
6.差错控制
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
I/O通道为了减轻CPU的负担。
设置通道后，CPU只需向通道发送一条I/O指令即可不再干预后续操作。通道形成通道程序，执行I/O操作，完成后向CPU发中断信号。
通道类型：字节多路通道，数组选择通道，数组多路通道
瓶颈问题：通道价格昂贵，致使数量减少，成为I/O系统的瓶颈，进而造成系统吞吐量下降。
解决瓶颈问题：增加设备到主机之间的通路而不增加通道。
