文 彦 考 研 让 | 梦想 | 有迹可循

零师姐：2017届以初试353分、复试第2的成绩考入四川大学计算机学院计算机科学与技术专业。现于文彦考研担任专业课导师，辅导川大874计算机综合考研笔试、复试。多次参与与IT公司的合作项目当中，熟悉计算机专业的考研动态与就业形势。

这是川大计算机考研第 21 篇文章

各位考研的小伙伴新年快乐哦~零师姐祝愿大家在新的一年里学业有成，身体健康！当然啦，在这辞旧迎新的日子里，也希望大家能够明确自己的目标，让自己过得更充实~接下来，零师姐要带领大家复习的是关于操作系统设备管理方面的内容，小可爱们睁大眼睛认真看哦~

设备管理

在这一部分中，大家一定要了解的内容有：

1、I/O系统的基本概念、I/O控制方式（程序I/0、中断、DMA、通道）、相关数据结构、缓冲管理（单缓冲、双缓冲、循环缓冲、缓冲池）。

使用特性：存储设备、I/O设备

信息交换单位：字符设备、块设备

传输速率：低速、中速、高速设备

共享属性：独占设备、共享设备、虚拟设备

2、I/O管理的功能：

设备分配、设备处理、缓冲管理、设备独立性

3、I/O系统的层次结构：

硬件、中断处理程序、设备驱动程序、设备独立性软件、用户层软件。

4、DMA控制器：

命令/状态寄存器CR、内存地址寄存器MAR、数据寄存器DR和数据计数器DC。

5、程序I/O方式：

CPU不断测试I/O设备是否完成，这种方式也称为轮询或忙等。

优点：简单易于实现，不需要很多硬件支持。

缺点：CPU和I/O设备只能串行工作，CPU利用率相当低。

6、中断驱动方式：

输入数据时，CPU可以做其它工作。当输入完成时，设备控制器向CPU发出一个中断信号，CPU接收到中断信号之后，转去执行设备中断处理程序。

优点：CPU和I/O设备可以并行工作，提高了CPU利用率。

缺点：每一个数据都会要求中断，中断次数过多导致耗费了大量CPU时间。

7、DMA方式：

在外设和内存之间开辟直接的数据交换通路。

优点：CPU和I/O设备可以并行工作，设备与内存数据交换速度加快，且不需要CPU干预。

缺点：数据传送的方向、存放输入数据的内存起始地址及传送数据的长度等都由CPU控制，并且每台设备都需要一个DMA控制器，当设备增加时，多个DMA控制器的使用也不经济。

8、通道控制方式：

I/O通道是专门负责输入/输出的处理机。

优点：解决了I/O操作的独立性和各部件工作的并行性，CPU只需发出I/O指令，通道就能完成相应的I/O操作，并在I/O操作结束时向CPU发出中断信号，将CPU从繁琐的输入/输出操作中解放出来。采用通道技术不仅能实现CPU与通道的并行操作，而且通道与通道之间也能实现并行操作，各通道上的外设也能实现并行操作，从而提高整个系统效率。

缺点：需要更多硬件（通道处理器），因此成本较高。

9、通道与一般处理器的区别：

I/O通道的指令类型单一，没有自己的内存，通道所执行的通道程序放在主机的内存中，也就是说通道与CPU共享内存。

10、中断处理层的主要任务：

进行进程上下文的切换，对处理中断信号源进行测试，读取设备状态和修改进程状态等。

11、中断过程：

（1）唤醒被阻塞的驱动程序过程

（2）保护被中断过程的CPU环境

（3）分析中断原因

（4）进行中断处理

（5）恢复被中断进程的现场

12、设备驱动程序的处理过程：

（1）将抽象要求转换为具体要求

（2）检测I/O请求的合法性

（3）读出和检查设备的状态

（4）传送必要参数

（5）设置工作方式

（6）启动I/O设备

13、中断驱动I/O方式的流程：

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