文 彥 考 研 讓 | 夢想 | 有跡可循

零師姐：2017屆以初試353分、複試第2的成績考入四川大學計算機學院計算機科學與技術專業。現於文彥考研擔任專業課導師，輔導川大874計算機綜合考研筆試、複試。多次參與與IT公司的合作項目當中，熟悉計算機專業的考研動態與就業形勢。

這是川大計算機考研第 21 篇文章

各位考研的小夥伴新年快樂哦~零師姐祝願大家在新的一年裡學業有成，身體健康！當然啦，在這辭舊迎新的日子裡，也希望大家能夠明確自己的目標，讓自己過得更充實~接下來，零師姐要帶領大家複習的是關於作業系統設備管理方面的內容，小可愛們睜大眼睛認真看哦~

設備管理

在這一部分中，大家一定要了解的內容有：

1、I/O系統的基本概念、I/O控制方式（程序I/0、中斷、DMA、通道）、相關數據結構、緩衝管理（單緩衝、雙緩衝、循環緩衝、緩衝池）。

使用特性：存儲設備、I/O設備

信息交換單位：字符設備、塊設備

傳輸速率：低速、中速、高速設備

共享屬性：獨占設備、共享設備、虛擬設備

2、I/O管理的功能：

設備分配、設備處理、緩衝管理、設備獨立性

3、I/O系統的層次結構：

硬體、中斷處理程序、設備驅動程序、設備獨立性軟體、用戶層軟體。

4、DMA控制器：

命令/狀態寄存器CR、內存地址寄存器MAR、數據寄存器DR和數據計數器DC。

5、程序I/O方式：

CPU不斷測試I/O設備是否完成，這種方式也稱為輪詢或忙等。

優點：簡單易於實現，不需要很多硬體支持。

缺點：CPU和I/O設備只能串行工作，CPU利用率相當低。

6、中斷驅動方式：

輸入數據時，CPU可以做其它工作。當輸入完成時，設備控制器向CPU發出一個中斷信號，CPU接收到中斷信號之後，轉去執行設備中斷處理程序。

優點：CPU和I/O設備可以並行工作，提高了CPU利用率。

缺點：每一個數據都會要求中斷，中斷次數過多導致耗費了大量CPU時間。

7、DMA方式：

在外設和內存之間開闢直接的數據交換通路。

優點：CPU和I/O設備可以並行工作，設備與內存數據交換速度加快，且不需要CPU干預。

缺點：數據傳送的方向、存放輸入數據的內存起始地址及傳送數據的長度等都由CPU控制，並且每台設備都需要一個DMA控制器，當設備增加時，多個DMA控制器的使用也不經濟。

8、通道控制方式：

I/O通道是專門負責輸入/輸出的處理機。

優點：解決了I/O操作的獨立性和各部件工作的並行性，CPU只需發出I/O指令，通道就能完成相應的I/O操作，並在I/O操作結束時向CPU發出中斷信號，將CPU從繁瑣的輸入/輸出操作中解放出來。採用通道技術不僅能實現CPU與通道的並行操作，而且通道與通道之間也能實現並行操作，各通道上的外設也能實現並行操作，從而提高整個系統效率。

缺點：需要更多硬體（通道處理器），因此成本較高。

9、通道與一般處理器的區別：

I/O通道的指令類型單一，沒有自己的內存，通道所執行的通道程序放在主機的內存中，也就是說通道與CPU共享內存。

10、中斷處理層的主要任務：

進行進程上下文的切換，對處理中斷信號源進行測試，讀取設備狀態和修改進程狀態等。

11、中斷過程：

（1）喚醒被阻塞的驅動程序過程

（2）保護被中斷過程的CPU環境

（3）分析中斷原因

（4）進行中斷處理

（5）恢復被中斷進程的現場

12、設備驅動程序的處理過程：

（1）將抽象要求轉換為具體要求

（2）檢測I/O請求的合法性

（3）讀出和檢查設備的狀態

（4）傳送必要參數

（5）設置工作方式

（6）啟動I/O設備

13、中斷驅動I/O方式的流程：

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