设备管理是操作系统中的核心部分，主要负责有效管理计算机系统中的硬件资源，特别是外部设备，如CPU、磁盘、显卡、显示器、键盘等。设备管理的目标主要包括提高设备利用率和为用户提供简便统一的交互界面。
设备管理的目标是提高设备利用率，通过优化CPU与I/O设备之间的并行操作，使得系统能高效运行。这涉及到设备状态的动态掌握和记录，设备的分配与释放，以及I/O缓冲区的管理。设备分配与释放确保了设备资源的合理分配，避免资源浪费。缓冲区管理则能在数据传输过程中提供临时存储，减少CPU等待数据的时间，提高系统效率。
设备管理要为用户提供方便统一的用户接口，使用户可以无视设备的具体物理特性，方便地进行设备操作。这包括设备的访问控制和I/O调度，确保不同类型的设备能够被一致地操作。
I/O系统是设备管理的关键组件，通常有多种结构和控制方式。早期的单总线结构简单但效率低，因为CPU大部分时间都在等待I/O操作。中断驱动I/O通过在外设处理数据时让CPU执行其他任务，提高了CPU利用率，但数据传输仍需CPU参与，适合低速设备。直接存储访问（DMA）I/O则进一步减少了CPU参与数据传输的过程，适用于高速设备，如磁盘。通道控制方式引入了I/O处理机，实现了多级并行操作，大大提升了系统效率。
I/O设备根据数据组织和传输特点可以分为块设备和字符设备。块设备如磁盘，以数据块为单位进行传输，通常具有较高的传输速率和随机存取能力，常采用DMA方式。字符设备如键盘、打印机，按字符传输，速度较慢，通常使用中断驱动方式。
从资源分配角度看，设备可分为独占设备和共享设备。独占设备在同一时间内只能由一个进程访问，如终端、打印机。共享设备如磁盘，可被多个进程同时访问。虚拟设备通过技术手段如SPOOLing，将独占设备转化为逻辑上的共享设备，提高设备利用率。
I/O软件的组成包括I/O交通管制程序、I/O调度程序和I/O设备处理程序，它们共同保证设备的高效、有序运作。I/O软件设计的目标之一是实现设备独立性，使软件与硬件解耦，即使硬件改变，上层应用软件仍能正常运行。
设备管理是操作系统中不可或缺的一部分，它的高效运作直接影响到整个系统的性能和用户体验。通过理解并优化设备管理，可以提升计算机系统的整体效能，满足多样化的用户需求。
