第八章 I/O設備管理

第八章 I/O設備管理
    1.I/O設備管理基本概念
        識記
            I/O設備管理的任務
                解決I/O設備性能同CPU性能不匹配的矛盾
                提供簡單易用的接口實現對設備的統一管理
                保證設備的安全性
            設備分類
                按使用特性分類
                    輸入設備
                    輸出設備
                    交互式設備
                    存儲設備
                按設備的信息組織方式分類
                    字符設備
                    塊設備
                按可共享性分類
                    獨佔設備
                    共享設備
                    虛擬設備
                        在一類設備上模擬另一類設備，目的是爲了提高設備利用率
    2.I/O硬件和I/O軟件組成
        領會
            I/O硬件組成
                由物理設備和電子部件兩部分組成
                典型的硬件結構
                    第一層：處理器和內存
                    第二層：接口
                    第三層：外圍設備控制器
                    第四層：外圍設備
            I/O軟件組成
                第一層：中斷處理程序
                第二層：設備驅動程序
                第三層：設備獨立的操作系統軟件
                第四層：用戶級軟件
            設備獨立性
                除了直接與設備打交道的底層軟件之外，其他部分的軟件並不依賴於硬件
    3.I/O設備控制方式
        領會
            程序控制方式
                優點
                    處理器和外設的操作能通過狀態信息得到同步，而且硬件結構比較簡單
                缺點
                    處理器效率較低、傳輸完全在處理器控制下完成，對外部出現的異常事件無實時響應能力
            中斷控制方式
                優點
                    處理器與外設並行工作，有效地提高了計算機的效率
                    具有實時響應能力
                    及時處理異常情況，提高計算機的可靠性
            DMA控制方式
                完全由硬件執行I/O數據交換的工作方式，數據交換不經過處理器，而之間在內存和I/O設備之間進行
                優點
                    均由硬件電路實現，傳輸速度快
                    減少大批量數據傳輸時處理器的開銷
                    處理器與外設並行工作，效率高
                缺點
                    在初始化時仍由處理器控制
            通道控制方式
                是一個特殊功能的處理器，它又之間的指令和程序，可以實現對外圍設備的統一管理和外圍設備與內存之間的數據傳送，引入通道的目的是爲了進一步減少數據輸入輸出對整個系統運行效率的影響
                優點
                    與DMA方式相比，通道方式增加了處理器與通道操作的並行能力
                    增加了通道之間以及統一通道內各設備之間的並行操作能力
                    爲用戶提供了靈活增加外設的可能性
                類型
                    選擇通道
                    數組多路通道
                    字節多路通道
    4.設備分配與回收
        識記
            獨佔設備分配
                設備類、相對號
    5.磁盤驅調度
        簡單應用
            信息傳輸時間
                尋找時間
                延遲時間
                傳送時間
            移臂調度及調度算法
                先來先服務調度算法
                最短尋找時間優先調度算法
                電梯調度算法
                    移動臂由裏向外移動
                    移動臂由外向裏移動
                單向掃描調度算法
            旋轉調度優化
            信息的優化分佈