第八章 I/O设备管理

第八章 I/O设备管理
    1.I/O设备管理基本概念
        识记
            I/O设备管理的任务
                解决I/O设备性能同CPU性能不匹配的矛盾
                提供简单易用的接口实现对设备的统一管理
                保证设备的安全性
            设备分类
                按使用特性分类
                    输入设备
                    输出设备
                    交互式设备
                    存储设备
                按设备的信息组织方式分类
                    字符设备
                    块设备
                按可共享性分类
                    独占设备
                    共享设备
                    虚拟设备
                        在一类设备上模拟另一类设备，目的是为了提高设备利用率
    2.I/O硬件和I/O软件组成
        领会
            I/O硬件组成
                由物理设备和电子部件两部分组成
                典型的硬件结构
                    第一层：处理器和内存
                    第二层：接口
                    第三层：外围设备控制器
                    第四层：外围设备
            I/O软件组成
                第一层：中断处理程序
                第二层：设备驱动程序
                第三层：设备独立的操作系统软件
                第四层：用户级软件
            设备独立性
                除了直接与设备打交道的底层软件之外，其他部分的软件并不依赖于硬件
    3.I/O设备控制方式
        领会
            程序控制方式
                优点
                    处理器和外设的操作能通过状态信息得到同步，而且硬件结构比较简单
                缺点
                    处理器效率较低、传输完全在处理器控制下完成，对外部出现的异常事件无实时响应能力
            中断控制方式
                优点
                    处理器与外设并行工作，有效地提高了计算机的效率
                    具有实时响应能力
                    及时处理异常情况，提高计算机的可靠性
            DMA控制方式
                完全由硬件执行I/O数据交换的工作方式，数据交换不经过处理器，而之间在内存和I/O设备之间进行
                优点
                    均由硬件电路实现，传输速度快
                    减少大批量数据传输时处理器的开销
                    处理器与外设并行工作，效率高
                缺点
                    在初始化时仍由处理器控制
            通道控制方式
                是一个特殊功能的处理器，它又之间的指令和程序，可以实现对外围设备的统一管理和外围设备与内存之间的数据传送，引入通道的目的是为了进一步减少数据输入输出对整个系统运行效率的影响
                优点
                    与DMA方式相比，通道方式增加了处理器与通道操作的并行能力
                    增加了通道之间以及统一通道内各设备之间的并行操作能力
                    为用户提供了灵活增加外设的可能性
                类型
                    选择通道
                    数组多路通道
                    字节多路通道
    4.设备分配与回收
        识记
            独占设备分配
                设备类、相对号
    5.磁盘驱调度
        简单应用
            信息传输时间
                寻找时间
                延迟时间
                传送时间
            移臂调度及调度算法
                先来先服务调度算法
                最短寻找时间优先调度算法
                电梯调度算法
                    移动臂由里向外移动
                    移动臂由外向里移动
                单向扫描调度算法
            旋转调度优化
            信息的优化分布