【正文】 與設備密切相關的代碼放在設備驅動程序中，每個設備驅動程序處理一種設備類型。中斷發(fā)生時，中斷處理程序解除進程的阻塞狀態(tài)。為了將中斷放入底層，需要做一定的隱藏，如進為了將中斷放入底層，需要做一定的隱藏，如進行行 I/O操作的進程將自己掛起，等到操作的進程將自己掛起，等到 I/O操作完成后操作完成后進行中斷，進程掛起的方法常見的有：執(zhí)行信號進行中斷，進程掛起的方法常見的有：執(zhí)行信號量的量的 DOWN操作、條件變量的操作、條件變量的 WAIT操作，或者消操作，或者消息的息的 RECEIVE操作。用戶層軟件（高層）。目標。 ***獨占與共享 由于一些設備是獨占設備 (打印機 )，有些設備是共享設備 (磁盤 )，故操作系統(tǒng)需要能夠同時處理這些設備。 盡量把錯誤交給底層的軟件來處理，只有底層軟件處理不了的時候再交給較高一層的軟件來處理。由控制器盡可能地處理它所遇到的問題，如果它真的處理不了，再交給設備的驅動程序，去再進行一次重復操作。*** 錯誤處理 出錯處理是 I/O軟件的另一個目標。一個文件或一個設備的名字只應是一個簡單的字符串或一個整數，不應依賴于設備 . 如簡單的輸入： sort input output 此時操作系統(tǒng)能夠從各種設備上獲得輸入，也可以做同樣的輸出。用戶在編寫使用軟盤或硬盤上文件的程序時，無需為不同的設備類型而修改程序就可以使用。 I/O軟件原理軟件原理 I／ O軟件的基本思想是按分層的思想構成，較低層軟件要使較高層軟件獨立于硬件的特性，較高層軟件則要向用戶提供一個友好的、清晰的、簡單的、功能更強的接口。 主要連接高速設備 這樣，對于連接多臺磁盤機的數組多路通道，它可以啟動它們同時執(zhí)行移臂定位操作，然后，按序交叉地傳輸一批批數據。選擇通道選擇通道 3)成組多路通道 它結合了選擇通道傳送速度高和字節(jié)多路通道能進行分時并行操作的優(yōu)點。 當這臺設備數據傳輸完成后，再選擇與通道連接的另一臺設備，執(zhí)行它的相應的通道程序。 2)選擇通道 選擇通道是以成組方式工作的，即每次傳送一批數據，故傳送速度很高。如打印機，終端。當一個通道程序控制某臺設備傳送一個字節(jié)后，通道硬件就控制轉去執(zhí)行另一個通道程序，控制另一臺設備傳送信息。 引入通道的目的： 為了使 CPU從 I/O事務中解脫出來，同時為了提高CPU與設備，設備與設備之間的并行工作能力。從硬盤向控制器傳數據慢的情況。）或幾個的方案。要么數據從磁盤到控制器，要么數據從控制器到內存。此時只能滿足一方要求，即區(qū)域，而這時就會出現競爭?；饋?。速度的差異，會使本身的結構設計復雜化。當操作系統(tǒng)接管 CPU控制權時，再無需做塊復制的工作了。 當 DMA硬件控制磁盤與存儲器之間進行信息交換時，每當磁盤把一個數據讀入控制器的數據緩沖區(qū)時， DMA控制器取代 CPU， 接管地址總線的控制權，并按照 DMA控制器中的存儲器地址寄存器內容把數據送入相應的內存單元中。當操作系統(tǒng)開始運行時，它重復地從控制器緩沖區(qū)中一次一個字節(jié)或一個字地讀這個磁盤塊的信息，并將其送入內存中? 采用 DMA方式時，允許 DMA控制器接管地址線的控制權，直接控制 DMA控制器與內存的數據交換。然后控制器產生一個中斷。 存儲器直接存取存儲器直接存取例如：對磁盤進行訪問 不用 DMA時，磁盤如何讀：首先，控制器從磁盤驅動器串行地一位一位地讀一個塊，直到將整塊信息放入控制器的內部緩沖區(qū)中。? DMA（ direct memory access）? 數據在內存與 I/O設備間的直接成塊傳送? CPU在開始時向設備發(fā) “傳送一塊 ”命令，結束時進行相應處理，實際操作由 DMA硬件直接完成 DMA需要附加的輔助硬件，且該 DMA硬件屬于設備的電子部分的功能（由控制器實現）。 (如網卡，如網卡， ISA口的口的網卡網卡 )CPU通過向控制器的寄存器中寫入信息來控制這些設備通過向控制器的寄存器中寫入信息來控制這些設備工作。務的開始或結束。每個控制器還可以利用終端來通知每個控制器還可以利用終端來通知 CPU他們所承擔的任他們所承擔的任務的開始或結束。線的信號，并最終將結果顯示出來。并進行教研最后裝入主存。 四個要素：? 設備接口形式? I/O指令形式? I/O地址空間分配及譯碼? 連線問題CPU內存內存(1)設備接口形式 * 端口地址譯碼 * 按照主機與設備的約定格式和過程接受或發(fā)送數據和信號? 計算機 設備? 設備 計算機 * 將計算機的數字信號轉換為機械部分能識別的模擬信號，或反過來 * 實現一些諸如設備內部硬件緩沖存儲、數據加工的提高性能或增強功能的任務(2) I/O指令形式與 I/O地址是相互關聯的，主要有兩種形式：? 內存映像 I/O模式? I/O專用指令要考慮的幾個問題：設備完成技術：系統(tǒng)如何知道設備的一次 I/O操作是否完成？對 CPU編程的 I/O技術： CPU必須親自完成 I/O的啟動與完成的處理，親自執(zhí)行所有數據在內存和設備之間的實際物理傳送進一步改善：*使 CPU利用率盡可能不被 I/O降低， 使 CPU脫離 I/O的負擔* 提高 I/O本身的絕對速度* 減少或緩解速度差距* 使 CPU不等待 I/O* 使 CPU盡可能擺脫 I/O* 提高設備利用率* 在設備與主機的硬連接上，引入總線，節(jié)省連線并提供配置擴充與改變時的靈活性；引入控制器，擴大設備與主機間的相互適用范圍 總線的引入 將計算機系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)（ CPU、 內存、外設等）相互連接，且連接是共享的。 一個 I/O過程由四步組成： * 準備 * 啟動 * 測試和等待 * 結果檢查和錯誤處理 這個過程均是通過對設備接口寄存器組的讀寫完成**** 設備連接模式 指 I/O設備與 CPU之間的連接方式，亦即將設備連接到一個計算機系統(tǒng)上的方式。 關注點：對該硬件如何進行程序設計，不考慮設備內部如何工作 程序員：軟件接口 即硬件所接受的命令，它所完成的功能，報回的錯誤 因此我們所關心的就是控制器，因為它和操作系統(tǒng)打交道，也就是我們要分析的重點。 在小型和微型機中，它常采用印刷電路卡插入計算機中在小型和微型機中，它常采用印刷電路卡插入計算機中。把這兩部分分開處理，以提供更加模塊化，更加通用的設計：理，以提供更加模塊化，更加通用的設計： * 機械部分是設備本身；機械部分是設備本身； * 電子部分叫做設備控制器或適配器。 設備控制器