操作系统设备管理

设备管理包括实际IO操作的设备（如磁盘及、打印机）、设备控制器、DMA控制器、中断控制器和IO处理机（通道）等支持设备。

1. 设备的分类

按数据组织分类。分为块设备和字符设备。块设备是以数据块为单位进行组织和传输数据信息的单位（磁盘）；字符设备是以单个字符为单位传输数据信息（终端、打印机）。
从资源分配角度分类。分为独占设备、共享设备和虚拟设备。
按传输与速率分类。低速设备、中速设备和高速设备。

2. IO软件

把设备管理软件的组织分为一系列的层次。其中，低层与硬件相关，高层提供友好的、清晰统一的接口个用户使用。IO设备管理软件一般分为四个层次。
在这里插入图片描述

3. 设备管理使用的相关缓冲技术

通道技术。通道自动完成IO数据传输，不需要消耗CPU，通道价格昂贵。
DMA技术。
缓冲技术。解决CPU和IO设备的速度匹配问题；减少CPU中断频率（输入更多内容才产生中断）；提高CPU和IO设备之间的并行性。分为单缓冲、双缓冲、多缓冲和环形缓冲。
Spooling技术。是一种虚拟物理设备技术，可以把独占设备变成多台虚拟设备。

4. 磁盘调度

磁盘在同一时间只能与一个进程进行IO操作，其他进程只能等待IO释放后进行。磁盘调度是使各进程对磁盘的访问时间最少的技术。访问磁盘最耗时的是寻道，因此，磁盘调度的目标是使寻道时间最少。磁头移动到某柱面（移臂），选择数据寻道最短的进程执行服务。理解下面的磁盘调度原理需要了解磁盘硬件的基本结构，查看我的这篇博客

磁盘的基本原理： https://blog.csdn.net/u012184539/article/details/84257877

调度方式	顺序
移臂调度	前
旋转调度	后

4.1 磁盘驱动调度

常用调度算法有：

先来先服务。
最短寻道时间。要访问的数据距离磁头最近，寻道时间最短的进程的IO请求优先执行。
扫描调度算法。优先考虑数据的位置符合当前磁头移动的方向（由内向外、由外向内）的进程，其次考虑数据距离当前磁道最近的的进程。磁头的移臂（切换方向）是不变的（由内到最外后，反向由外向内，以此循环），选择服务进程是根据方向相同且距离当前磁道最近的进程来执行IO。
单向扫描调度算法。扫描不切换方向，由里到外后，切换到最里，继续由里到外。

4.2 旋转调度算法

当移臂定位后，有多个进程访问该柱面时，应让如何决定哪个进程的访问顺序？

情况	进程存取优先级
进程访问同一磁道不同编号的扇区	先到磁头位置的扇区先传送
进程访问不同磁道不同编号的扇区	先到磁头位置的扇区先传送
进程访问不同磁道相同编号的扇区	任选一个传送

软件设计师6--OS设备管理