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：所有盘面当中相对位置相同的磁道组成柱面

簇：可以将连续的几个扇区划分为一个簇

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