【从零开始学习计算机科学】操作系统（八）IO管理

IO管理

IO设备

IO设备就是可以将数据输入到计算机，或者可以接收计算机输出数据的外部设备，属于计算机的硬件部件。

日常生活中，最典型的IO设备就是如下几种：键盘，字符输入设备（input）；显示器，输出设备（output）；移动硬盘，既可以输入又可以输出的设备。

IO设备的分类

1. 按使用特性分类：人机交互类设备（数据传输速度慢），存储设备（数据传输速度快），网络通信设备（数据传输速度介于上述两者之间）。

2. 按照传输速率分类：低速设备（每秒几个到几百字节），中速设备（每秒几千到上万个字节），高速设备（每秒数千到千兆字节）。

3. 按信息交换的单位分类：块设备（传输快，可寻址），字符设备（传输慢，不可寻址，常采用中断驱动方式）。

4. 按是否可以共享分类：共享设备，独占设备。

IO控制器

CPU无法直接控制IO设备的机械部件，因此IO设备还要有一个电子部件作为CPU和IO设备机械部件之间的中介，用于实现CPU对设备的控制，该电子部件就是IO控制器，又称为设备控制器，CPU控制IO控制器，IO控制器来控制IO的机械设备。

IO控制器的功能主要有：

1. 接受和识别CPU发出的指令。IO控制器中有相应的控制寄存器来存放cpu传来的相应的命令和参数。

2. 向cpu报告设备状态。IO控制器中有相应的状态寄存器来记录当前IO设备的状态。

3. 数据交换。IO控制器中有相应的数据寄存器。输出时，数据寄存器用于暂存CPU发来的数据，之后再由控制器传送设备；输入时，数据寄存器用于暂存设备发来的数据，之后cpu从数据寄存器中取走数据。

4. 地址识别。为了区分设备控制器中的各个寄存器，也要给各个寄存器设置一个特定的地址，IO控制器通过CPU提供的地址来判断cpu要读/写哪个寄存器。

5. 数据缓冲。

6. 差错控制。