【操作系统概念】IO系统

IO设备分类

• 按设备使用特性
  • 存储设备
  • 输入输出设备
  • 终端设备
  • 脱机设备
• 系统的观点
  • 按数据传输率
    • 低速设备
      • 键盘
    • 中速设备
      • 激光打印机
    • 高速设备
      • 磁盘机
  • 按传输方式（交换单位）
    • 字符设备
      • 传输单位为字节/字符，属于无结构/慢速设备
      • 打印机
      • 不可寻址，IO中断驱动，传输率相对较低
    • 块设备
      • 通常作为存储设备，传输一块为单位，块大小为512B-4KB之间
      • 磁盘
      • 可寻址，一般为DMA（直接存存储器存取、直接存取）方式
  • 按照共享属性
    • 独占设备
      • 一段时间内只允许一个用户（进程）访问的设备
      • 使用方式：申请，使用，使用，…，释放
    • 共享设备
      • 一段时间内可以允许多个用户（进程）访问的设备
      • 使用方式：使用，使用，使用，…
    • 虚拟设备
      • 通过虚拟技术将独占技术编程可以共享的逻辑设备，可供多个进程同时访问
      • -> spooling技术

利用一台可共享的、高速大容量的块设备（磁盘）来模拟独占设备操作，使一台独占设备变成多台可并发使用的虚拟设备

特点

• 提高IO速度
• 将独占设备改为共享设备
• 实现了虚拟设备的功能

IO控制方式

• 程序直接控制方式
  • 程序直接控制方式(轮询）
    • 无中断机构
  • 中断控制方式
    • 引入中断机制，CPU和设备并行
  • DMA控制方式
    • 外设和内存之间开辟直接的信息通道
  • 通道控制方式
    • 一个简单的处理机，是简化的CPU（有自己的指令系统）

设备管理的主要任务：控制设备和内存/cpu之间的数据传送

 

缓冲技术

• 目的
  • 匹配CPU和外设速度
  • 减少中断频率
  • 提高并行性
• 分类
  • 单缓冲
  • 双缓冲
  • 循环缓冲
  • 缓冲池
• 缓冲操作
  • 信号量机制

以空间换时间，加快系统IO数据处理速度