5.1.4 I/O管理概述

I/O 管理需要完成如下4部分内容：

（1）状态跟踪：要能实时掌握外部设备的状态

（2）设备存取：要实现对设备的存取操作

（3）设备分配：在多用户环境下，负责设备的分配与回收

（4）设备控制：包括设备的驱动、完成和故障的中断处理

一、设备分类

1、按传输速率分

（1）低速：如键盘、鼠标

（2）中速：如行式打印机、激光打印机

（3）高速：如磁带机、磁盘机、光盘机

2、按信息交换单位分

（1）块设备：如磁盘

（2）字符设备：如键盘，打印机

二、控制方式

1、程序直接控制：程序直接对设备特环测试

2、中断驱动：引入中断机制，当设备准备完成时，发生中断

3、DMA：在I/O设备与主存之间开辟直接数据通路

4、通道控制：引入专门的I/O处理机进行管理

三、I/O子系统层次

1、用户层I/O软件：实现与用户交互的接口

2、设备独立性软件：实现用户程序与设备驱动器的统一接口、设备命令、设备保护以及设备分配与释放等，同时为设备管理和数据传送提供必要的存储空间。

设备独立性又称设备无关性，使得应用程序独立于具体使用的物理设备。为了实现设备的独立性而引入了逻辑设备和物理设备这两个概念。在应用程序中，使用逻辑设备名来请求使用某类设备；而在系统实际执行时，必须将逻辑设备名映射成物理设备名使用。

使用逻辑设备名的好处：

①增加设备分配的灵活性；

②易于实现I/O重定向（用于I/O操作的设备可以更换，而不必改变源程序）

为了实现设备独立性，必须再在驱动程序之上设置一层设备独立性软件。设备独立性软件主要功能：

①执行所有设备的公有操作。包括：对设备的分配与回收；将逻辑设备名，映射为物理设备名；对设备进行保护，禁止用户直接访问设备；缓存管理；差错控制；提供独立于设备的大小统一的逻辑块，屏蔽设备之间信息交换单元大小和传输速率的差异。

②向用户层（或文件层）提供统一接口。无论何种设备，他们向设备提供的接口应该是相同的。例如，对设备的读写操作，在应用程序中都统一使用read/write命令等。

3、设备驱动程序：与硬件直接相关，设备具体的差别被设备驱动程序所封装，负责具体实现系统对设备发出的操作指令

4、中断处理程序：用于处理中断相关事项，保存被中断进程的CPU环境，转入相应的中断处理程序进行处理，处理完毕并恢复被中断进程的现场，返回被中断进程。

硬件设备：保护一个机械部件（设备本身）和一个电子部件（控制器）