I/O控制方式

I/O设备

现代计算机系统总是配有各种类型的外部设备，除了显示器、键盘、打印机、磁带、磁盘外，又出现了光盘、绘图仪、图形数字化仪、鼠标器、激光打印机、声音输入输出设备等，种类繁多。不同外设之间的差异较大，因此I/O性能经常成为系统的瓶颈。

操作系统设备管理的目标包括：

1. 向用户提供使用外部设备的方便、统一的接口，按照用户的要求和设备的类型，控制设备工作，完成用户的输入输出请求。方便是指用户能独立于具体设备的复杂物理特性而方便地使用设备；统一是指对不同设备尽量能统一操作方式。方便和统一要求对用户屏蔽实现具体设备I/O操作的细节，呈现给用户的是一种性能理想化的、操作简便的逻辑设备。系统的这种性能亦称为设备的独立性（设备无关性）。

2. 充分利用中断技术、通道技术和缓冲技术，提高CPU与设备、设备与设备间的并行工作能力，充分利用设备资源，提高外部设备的使用效率。

3. 设备管理就是要保证在多道程序环境下，当多个进程竞争使用设备时，按照一定的策略分配和管理设备，以使系统能有条不紊地工作。

I/O控制方式

早期，计算机设计者没有将CPU的执行与I/O操作分开，甚至大多数人认为输入输出与计算的时间应该是同一数量级。后来，他们意识到，CPU要比I/O操作速度高几个数量级。于是，硬件和软件设计师开始寻找一种技术，使CPU计算可以不用等待I/O操作而持续执行。

I/O控制方式包括：

1. 程序控制I/O（Programmed I/O）：处理器代表一个进程给I/O模块发送一个I/O命令，该进程进入忙等待（busy waiting），直到操作完成。

2. 中断驱动I/O（Interrupt I/O）：处理器代表进程向I/O发送命令，如果来自进程的I/O指令是非阻塞的，那么处理器继续执行进程的后续指令。如果I/O指令是阻塞的，那么处理器执行来自操作系统的指令，将当前进程设置为阻塞态并且调度其它进程。

3. 直接存储器访问（DMA）：DMA模块控制内存和I/O模块之间的数据交换。为传送一块数据，处理器给DMA模块发送请求，通常当整个数据块传送结束后，DMA模块通过中断向处理器报告完成。