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第八章输入输出操作的实现1
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第八章 I/O操作的实现用户空间I/O软件I/O硬件与软件的接口内核空间I/O软件I/O和文件操作主要教学目标– 通过揭示高级语言程序中的I/O及文件操作请求的
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第八章 I/ O 操作的实现
用户空间I/O软件
I/O硬件与软件的接口
内核空间I/O软件
I/ O 和文件操作
° 主要教学目标
– 通过揭示高级语言程序中的I/O及文件操作请求的底层实
现机制,使学生深刻理解OS在输入/输出系统中的重要作
用;深刻理解计算机中硬件和软件如何协调工作以完成
计算机功能。
° 主要教学内容
– I/O子系统的组成和层次结构
– 用户空间I/O软件
– I/O硬件与软件的接口
– 内核空间I/O软件
I/ O 操作的实现
° 分以下三个部分介绍
• 第一讲:用户空间I/O软件
- I/O子系统概述
- 文件的基本概念
- 用户空间的I/O函数
• 第二讲:I/O硬件和软件的接口
- I/O设备和设备控制器
- I/O端口及其编址方式
- I/O控制方式
• 第三讲:内核空间I/O软件
- 与设备无关的I/O软件
- 设备驱动程序
- 中断服务程序
I/ O 子系统概述
° 所有高级语言的运行时(runtime)都
提供了执行I/O功能的机制
例如,C语言中提供了包含像printf()和
scanf()等这样的标准I/O库函数,C++
语言中提供了如 <<(输入)和 >>(输
出)这样的重载操作符。
° 从高级语言程序中通过I/O函数或I/O
操作符提出I/O请求,到设备响应并完
成I/O请求,涉及到多层次I/O软件和
I/O硬件的协作。
° I/O子系统也采用层次结构
从用户I/O软件切换到内核I/O软件的唯一
办法是“异常”机制:系统调用(自陷)
I/ O 子系统概述
各类用户的I/O请求需要通过某种方式传给OS:
最终用户:键盘、鼠标通过操作界面传递给OS
用户程序:通过函数(高级语言)转换为系统调用传递给OS
I/O软件被组织成从高到低的四个层次,层次越低,则越接近设备
而越远离用户程序。这四个层次依次为:
(1) 用户层I/O软件(I/O函数调用系统调用)
(2) 与设备无关的操作系统I/O软件
(3) 设备驱动程序
(4) I/O中断处理程序
大部分I/O软件都属于操作系统内核态程序,最初的I/O请求在用
户程序中提出。
OS在I/O系统
中极其重要!
OS
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