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第5章输入/输出(I/O)管理

news 2024/12/26 19:13:42

王道学习

考纲内容

（一）I/O管理基础
           设备：设备的基本概念，设备的分类，I/O接口
           I/O控制方式：轮询方式，中断方式，DMA方式
           I/O软件层次结构：中断处理程序，驱动程序，设备独立性软件，用户层I/O软件
           输入/输出应用程序接口：字符设备解耦，块设备接口，网络设备接口，阻塞/非阻塞I/O
（二）设备独立软件
           缓冲区管理；设备分配与回收；假脱机技术(SPOOLing)；设备驱动程序接口
（三）外存管理
           磁盘：磁盘结构，格式化，分区，磁盘调度算法
           固态硬盘：读/写性能特效，磨损均衡

复习提示

本章内容较为分散，重点掌握I/O接口、I/O软件、三种I/O控制方式、高速缓存与缓冲区、SPOOLing技术，磁盘特性和调度算法。本章很多知识点与硬件高度相关，建议与计算机组成原理的对应章节结合复习。已复习过计算机组成原理的读者遇到比较熟悉的内容时也可适当跳过。另外，未复习过计算机组成原理的读者可能会觉得本章的习题较难，但无需担心。
本章内容在历年统考真题中所占的比重不大，若统考中出现本章的题目，则基本上可以断定一定较为简单，看过相关内容的读者就一定会做，而未看过的读者基本上只能靠“蒙”。考研成功的秘诀是复习要反复多次且全面，偷工减料是要吃亏的，希望读者重视本章的内容。

5.1 I/O管理概述

5.1.1 I/O设备

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5.1.2 I/O控制器

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机械部件

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电子部件

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        设备控制器与CPU的接口。用于实现CPU与设备控制器之间的通信。该接口有三类信号线：数据线、地址线和控制线。数据线传送的是读/写数据、控制信息和状态信息；地址线传送的是要访问I/O接口中的寄存器编号；控制线传送的是读/写等控制信号。
        设备控制器与设备的接口。一个设备控制器可以连接一个或多个设备，因此控制器中有一个或多个设备接口。每个接口都可传输数据、控制和状态三种类型的信号。
        I/O逻辑。用于实现对设备的控制。它通过一组控制线与CPU交互，对从CPU收到的I/O命令进行译码。CPU启动设备时，将启动命令发送给控制器，同时通过地址线将地址发送给控制器，由控制器的I/O逻辑对地址进行译码，并对所选设备进行控制。
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        I/O接口的类型

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5.1.3 I/O控制方式

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程序直接控制方式

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中断驱动方式

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DMA方式

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DMA每次读取数据，也是一个一个字读入，先从磁盘中读入DR，再从DR到内存

如果CPU读取的是数据在磁盘中是离散的，CPU就需要发出多个指令来读取

通道控制方式

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5.1.4 I/O软件层次结构

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        (1)用户层软件
        实现与用户交互的接口，用户可直接调用在用户层提供的、与I/O操作有关的库函数，对设备进行操作。通常大部分的I/O软件都在操作系统内核，但仍有一小部分在用户层，包括与用户程序链接在一起的库函数。用户层I/O软件必须通过一组系统调用来获取操作系统服务。
        (2)设备独立性软件
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