操作系统-第五章-（5.2I/O管理概述）

I/O系统概述、I/O接口、I/O控制的四种方式（程序直接控制方式、程序中断方式、DMA方式、通道方式）、中断处理程序在计组最后一章已经介绍过了。

在操作系统这里只补充I/O软件层次结构、应用程序与I/O接口

1. I/O 软件层次结构

越接近上层，越接近用户，越接近下面的层次越接近硬件。

每一层会利用其下层提供的服务，实现某些功能，并屏蔽实现的具体细节，向高层提供服务（“封装思想”）->计网会专门讲这种思想

1.1用户层软件

用户层软件实现了与用户交互的接口，用户可直接使用该层提供的、与I/O操作相关的库函数对设备进行操作

向上为用户提供与I/O操作相关的库函数对设备进行操作。

向下通过一组系统调用来获取操作系统服务。

1.2设备独立性软件

设备独立性软件，又称设备无关性软件。与设备的硬件特性无关的功能几乎都在这一层实现。

实现功能：

1. 向上层提供统一的调用接口（如 read/write 系统调用）
2. 设备的保护
3.  差错处理
4. 设备的分配与回收
5. 数据缓冲区管理-可以通过缓冲技术屏蔽设备之间数据交换单位大小和传输速度的差异
6. 建立逻辑设备名到物理设备名的映射关系；根据设备类型选择调用相应的驱动程序

逻辑设备名：用户看到的设备名

物理设备名：操作系统看到的设备名、

下一节具体学习

1.3设备驱动程序

• 与硬件直接相关，负责具体实现系统对设备发出的操作指令，驱动I/O设备工作的驱动程序。
• 为每类设备配置一个设备驱动程序，它是I/O进程与设备控制器之间的通信程序，常以进程形式存在。
• 设备驱动程序向上层用户程序提供一组标准接口，设备具体的差别被设备驱动程序所封装。如I/O控制方式。

考点：理解并记住I/O软件各个层次之间的顺序，要能够推理判断某个处理应该是在哪个层次完成的（最常考的 是设备独立性软件、设备驱动程序这两层）。 

2.应用程序与I/O接口

2.1字符设备接口（get/put）

数据的存取和传输是以字符为单位的设备。

传输速率较低、不可寻址，并且在输入/输出时通常采用中断驱动程序。

字符设备都属于独占设备，需实现互斥共享。

2.2块设备接口（read/write）

数据的存取和传输是以块为单位的设备

传输速率高、可寻址。磁盘设备的I/O常采用DMA方式。

2.3网络设备接口（socket）

提供网络软件和网络通信接口，使计算机能够通过网络与网络上的其他计算机进行通信或上网浏览。

许多操作系统提供的网络I/O接口为网络套接字接口，套接字接口的系统调用使应用程序创建的本地套接字连接到远程应用程序创建的套接字，通过此连接发送和接收数据。

socket——>申请一个内核空间（可以接受或发送数据）

2.4阻塞/非阻塞 I/O

阻塞I/O:应用程序发出I/O系统调用，进程需转为阻塞态等待。

非阻塞I/O:应用程序发出I/O系统调用，系统调用可迅速返回，进程无需阻塞等待。

大多数操作系统提供的I/O接口都是采用阻塞I/O。