计算机操作系统os51.ppt

计算机操作系统中的设备管理是操作系统的重要组成部分，主要负责管理和协调计算机硬件资源中的输入/输出设备，以确保高效、有序地执行I/O操作。本章重点涵盖了以下几个方面： 1. **I/O系统**：I/O系统是连接CPU和外部设备的桥梁，使得数据能够有效地在处理器和外部设备间传输。I/O系统通常包括硬件设备、控制器、接口和相关软件。 2. **I/O控制方式**： - **程序I/O方式**：在CPU的直接控制下执行I/O操作，CPU需频繁切换到I/O模式，效率较低。 - **中断驱动I/O方式**：设备通过向CPU发送中断信号，请求服务，CPU响应后执行中断处理程序，提高了CPU利用率。 - **DMA（直接存储器访问）I/O控制方式**：数据直接在设备和内存之间交换，无需CPU介入，提高了I/O速度。 - **I/O通道控制方式**：专门的通道硬件负责I/O操作，进一步减少了CPU的参与。 3. **缓冲管理**：缓冲机制用于缓解CPU与I/O设备速度不匹配的问题，分为单缓冲、双缓冲、循环缓冲等，缓冲池则能更有效地利用内存资源。 4. **设备独立性**：用户程序无需关注具体使用哪个物理设备，而只需指定逻辑设备，操作系统负责设备分配，降低了用户编程的复杂性。 5. **虚拟设备技术**：如Spooling（Simultaneous Peripheral Operations On-Line）技术，通过缓冲和多任务处理，使得慢速I/O设备如打印机可以像磁盘一样被多个进程同时使用。 6. **设备分配与回收**：设备分配涉及选择合适的分配算法，如先来先服务、最短寻道时间优先等，分配后还需要回收不再使用的设备，防止资源浪费。 7. **磁盘存储器管理**：包括磁盘访问策略（如SSTF、SCAN算法）和磁盘调度，以及磁盘冗余阵列RAID技术，以提高数据安全性与读写性能。 8. **I/O软件**：包括设备驱动程序和I/O中断处理程序，前者负责与硬件交互，后者处理I/O中断事件。 9. **I/O应用接口**：提供给用户和应用程序的接口，如系统调用，用于发起I/O请求。 10. **错误处理**：确保在设备故障或异常情况下，系统能够恢复并继续运行。 理解这些知识点对于深入掌握操作系统原理至关重要，特别是在系统设计、优化和故障排查时。设备管理的目标是提高系统效率，保证资源的合理分配，并提供良好的用户接口。通过有效的设备管理，可以显著提升计算机系统的整体性能。