# I/O 管理概述

# I/O 设备的基本概念

1. I/O：I/O 就是输入 / 输出，将数据输入到计算机，或接收计算机的数据输出到外部设备
2. I/O 设备分类：
   1. 人机交互类外部设备
   2. 存储设备
   3. 网络通信设备
3. I/O 设备的构成
   1. 机械部件：比如键盘鼠标的按键按钮，用来执行 I/O 操作
   2. 电子部件：即 I/O 控制器、设备控制器，是 CPU 与硬件设备之间的桥梁
4. I/O 控制器的主要作用
   1. 接收并识别 CPU 命令
   2. 向 CPU 报告设备状态
   3. 数据交换
   4. 地址识别

# I/O 控制器

# I/O 控制器的组成

1. CPU 与控制器间的接口
2. I/O 逻辑
3. 控制器与设备间的接口

# I/O 控制方式

1. 程序直接控制方式
2. 中断驱动方式
3. DMA 方式
4. 通道控制方式

# I/O 软件层次结构

# 用户层软件

实现用户交互接口，通过库函数实现系统调用

# 设备独立性软件

1. 向上一层提供调用接口
2. 设备保护
3. 容错处理
4. 设备分配与回收
5. 数据缓冲区管理
6. 逻辑设备与物理设备的映射

# 设备驱动程序

1. 不同设备硬件特性不同，但 CPU 指令相同
2. 负责控制硬件设备，将 CPU 指令转换成设备操作
3. 驱动程序会以独立进程的形式存在

# 中断处理程序

1. I/O 完成后发出中断信号
2. 执行中断处理程序
3. 会直接操作硬件

# I/O 核心子系统

# SPOLing 技术（假脱机技术）

1. 输入井和输出井
2. 输入进程和输出进程
3. 输入缓冲区和输出缓冲区

# 设备分配与回收

# 设备分配考虑的因素

国有属性，分配算法，安全性

# 静态分配和动态分配

进程运行前分配所有资源，还是运行中动态申请资源

# 设备管理中的数据结构

# 设备分配步骤

1. 根据物理设备名查 SDT
2. 查 DCT，尝试分配给进程
3. 查 COCT，尝试分配给进程
4. 查 CHCT，尝试分配给进程

# 缓冲区管理

# 目的

为缓解 CPU 和 I/O 设备速率不匹配的矛盾

1. 缓和 CPU 和 I/O 设备速度不匹配的矛盾
2. 减少 CPU 中断的频率，放宽对 CPU 响应时间的限制
3. 解决数据粒度不匹配的问题
4. 提高 CPU 与 I/O 设备并行性

# 单缓冲

1. 非空不写
2. 未满不读

# 双缓冲

# 循环缓冲

# 缓冲池

1. 空缓冲队列
2. 满输入缓冲队列
3. 满输出缓冲队列