操作系统-笔记-第五章-输入输出管理

目录

五、第五章——输入输出管理

1、IO设备的概念和分类

（1）IO设备分类——使用特性

（2）IO设备分类——传输速率

（3）IO设备分类——信息交换（块、字符）

2、IO控制器

（1）寄存器编址——（内存映射、寄存器独立编址）

（2）总结

3、IO控制方式

（1）程序直接控制方式（轮询）

（2）中断驱动方式

（3）DMA方式

（4）通道（弱鸡版CPU-硬件）

（5）总结

4、IO软件层次结构

（1）用户层软件

（2）设备独立性软件

（2）为什么一般连接硬件-需要下载（安装）驱动程序？

（3）中断处理程序

（5）总结

5、输入输出应用程序接口

（1）两个主机-通过操作系统-相互通信

（2）阻塞IO & 非阻塞IO

（3）驱动程序

6、IO核心子系统（独立性、驱动、中断）

（1）IO调度

（2）设备保护

7、假脱机技术

（1）脱机技术——诞生

（2）假脱机技术

（3）假脱机技术——应用（共享打印机的实现）

（4）总结

8、设备的分配和回收

（1）设备分配

（2）分配管理——数据结构

（3）设备分配步骤

（4）总结

8、缓冲区管理

（1）缓冲区的作用

（2）单缓冲

（3）双缓冲

（4）双缓冲——用于通信

（5）循环缓冲区——更多的缓冲区

（6）缓冲池

（7）总结

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五、第五章——输入输出管理

1、IO设备的概念和分类

（1）IO设备分类——使用特性

（2）IO设备分类——传输速率

（3）IO设备分类——信息交换（块、字符）

2、IO控制器

（1）寄存器编址——（内存映射、寄存器独立编址）

编址方式有很多（这里只是介绍了两种！！！）

下面有这两者的优缺点！！！

（2）总结

3、IO控制方式

（1）程序直接控制方式（轮询）

轮询——占用CPU（CPU利用率低）

（2）中断驱动方式

解决了CPU占用问题，但是太多（太频繁）的中断，也会消费CPU大量时间来处理！

（3）DMA方式

针对【中断方式】，那么就单独加一层，让一个单独的设备来处理中断

目的：给CPU减少负担~（给他加了一个DMA小弟）

单独的设备——【DMA控制器】

DMA也是一个字一个字读取的，只不过他封装好了一个数据包，CPU来读取就完事了！

如果CPU要读取连续的数据（那么DMA也是一个一个的读取出来~）

（4）通道（弱鸡版CPU-硬件）

加强版DMA【工作方式-类似CPU】

（5）总结

这是一个不断发展迭代的过程

轮询—中断—DMA—通道

4、IO软件层次结构

（1）用户层软件

提供用户方便操作的接口（比如：Windows API）

（2）设备独立性软件

类似——文件目录（实现多用户）

（2）为什么一般连接硬件-需要下载（安装）驱动程序？

打印机、鼠标、键盘等等（都可能有自身的特性，需要安装自身提供的程序，供CPU使用）

（3）中断处理程序

（5）总结

用户-独立性-驱动-中断-硬件

5、输入输出应用程序接口

（1）两个主机-通过操作系统-相互通信

（2）阻塞IO & 非阻塞IO

（3）驱动程序

为了方便各自厂商开发自己的硬件，并且能够支持操作系统使用

【操作系统】就会【制定统一的标准】，厂商就会根据这个标准再进行封装一层（驱动程序）

让【操作系统】正常使用【硬件设备】

6、IO核心子系统（独立性、驱动、中断）

（1）IO调度

（2）设备保护

7、假脱机技术

（1）脱机技术——诞生

脱机技术——脱离主机的控制（进行输入，输出的操作）

因为输入和输出的速度不匹配（有矛盾）

先用磁带——预先输入，这样机器就可以畅通无阻的读取啦~ 

（2）假脱机技术

（3）假脱机技术——应用（共享打印机的实现）

比较low的打印机：只能让一个人用，当打印机在工作时，无法响应其他的请求

高级的（共享版本）：加入一个缓冲队列，可以响应多个请求

（不过只是表面上答应，你的需求只是加入打印机的任务队列，还是要排队滴~）

（4）总结

8、设备的分配和回收

（1）设备分配

（2）分配管理——数据结构

（设备控制表、控制器控制表、通道控制表、系统设备表）

（3）设备分配步骤

逻辑设备名——操作系统来找到【具体设备】

逻辑设备名——方便用户编程！！！

表的单张和多张（文件系统那章，也有说过）

单张——用于单用户

多种——用于多用户

（4）总结

8、缓冲区管理

硬件实现的缓冲区——成本高，容量小（速度快！！！）【例：快表】

软件实现的缓冲区——成本低，速度较慢

IO设备和CPU的速度不匹配（需要缓冲区）

（1）缓冲区的作用

（2）单缓冲

缓冲区不为空时——不可加入数据

缓冲区满了——才可以拿取数据

两者速度不匹配的情况（如下图）

（3）双缓冲

（4）双缓冲——用于通信

（5）循环缓冲区——更多的缓冲区

（6）缓冲池

（7）总结

到这里，操作系统就全部学完啦~

这只是一点的结束，也是另外一个新的开始，为了自己的梦想，冲啊！！！

终身学习，丰富自己，满足自身的求知欲，加油！！！相信你一定可以！

时间：2023年8月23日12:48:55