王道考研操作系统——I/O管理

I/O设备的基本概念

键盘:输入设备(把设备准备好的数据读入计算机当中);

显示器:输出设备(把计算机中准备好的数据写出到设备上);

移动硬盘:既是输入又是输出

中断驱动方式是一种io控制方式

IO设备的机械部件和电子部件

CPU通过控制电子部件间接地控制机械部件

状态寄存器:空闲、忙碌、故障...

I/O控制方式

io控制器根据CPU的要求来启动相应的设备

CPU轮询检查状态寄存器的值

引入中断机制之后,CPU和io设备就可以并行工作了

数据的传输每次都需要CPU来中转

dma控制器也是io控制器的一种

也是有三部分组成:CPU-控制器接口,io控制逻辑,块设备和控制器的接口

这些寄存器是最主要的CPU和控制器之间的接口

dma读入数据的过程也是一个字一个字地读入的,先存放到DR当中,然后再放到内存当中

连续多个快CPU只需要发送一次命令,要想读写多个离散的块CPU就需要执行多次命令

通道就是弱鸡版的CPU,只能执行固定的指令,指令存放在内存当中

i/o软件层次结构

设备独立性软件:

不同的设备需要不同的设备驱动程序

设备独立性软件不能够直接操纵硬件,它必须调用厂家提供的设备驱动程序才能完成对硬件的具体控制,而驱动程序在OS当中一般会以一个独立进程的形式存在

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输入输出管理

根据设备的不同特性设置不同的统一接口

块设备有地址的概念,可以用seek系统调用来指定读写指针应当放到磁盘的哪个地址

fd是文件打开表的索引

connect(fd,对方的ip+port)

进程准备写入的数据在用户区,发出write系统调用就会快速复制一块到内核区,然后慢慢把这些数据写回磁盘

统一设备驱动程序的接口!!!

如果你想让你的设备在我的OS上面跑,那么你提供的read系统调用就必须有三个参数,并且类型大小都有统一的标准,然后硬件厂商再根据这个标准专门开发设备驱动程序

io调度:使用算法来确定一个比较好的顺序来处理各个io的请求

假脱机技术

设备的分配与回收

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三者都分配成功,这次的设备分配才成功,否则就挂在对应的等待队列里面

由OS来负责逻辑设备名->物理设备名之间的转换

银行家算法避免死锁/资源分配图来检测和解除死锁

缓冲区管理

小结:

小结:

为了实现同一时刻双向传输,可以使用双缓冲区,一个缓冲区用来暂存即将发送的数据,另一个缓冲区用于接收输入的数据

了解大致原理:

缓冲池:按功能划分缓冲区,并使用队列来组织

三种操作:

磁盘的结构

一个盘片可能对应两个盘面:正面反面

柱面就是磁道

磁盘调度算法

OS唯一可以影响的就是寻道时间了

假设循环为18 38服务,其他就会产生饥饿

减少磁盘延迟的方法

读取地址连续的磁盘块的时候,可以减少磁头臂移动所消耗的时间

磁盘管理

对磁盘的各个磁道划分扇区

扇区:头、数据部分(512B)、尾

物理格式化(划分扇区)》磁盘分区(C盘、D盘)》逻辑格式化(创建文件系统:建立根文件目录、建立管理磁盘的数据结构)

ROM出厂时就集成在主板上不可修改的

自举程序在ROM上面不方便修改怎么办?

》只在ROM当中放置核心模块(自举装入模块),核心的初始化工作放在磁盘的启动块(即启动分区)上

固态硬盘

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