| 项目 | 值 |
|---|---|
| 核心概念 | 设备管理 |
| 关键公式/性质 | 轮询：每次传输（忙等）；中断：每次传输（不忙等）；DMA：每块传输；通道：每个 I/O 任务。CPU 介入逐步减少 |
| 考试频率 | ⭐⭐⭐⭐ |
| 类型 | 特点 | 例子 |
|---|---|---|
| 块设备 | 以块为单位传输，可随机访问 | 磁盘、SSD |
| 字符设备 | 以字符为单位传输，顺序访问 | 键盘、鼠标、串口 |
CPU ──命令──→ 设备控制器
←状态──
（反复轮询直到完成）
CPU 不断查询设备状态，CPU 利用率低（忙等待），实现简单。
CPU ──命令──→ 设备控制器
│ CPU 去执行其他进程
←──中断── 设备完成
CPU 处理中断，读取数据
设备完成时发中断通知 CPU，不忙等待；每次传输仍需 CPU 介入（按字/字节）。
| DMA 寄存器 | 说明 |
|---|---|
| MAR（内存地址寄存器） | 数据传输的内存目标地址 |
| DC（数据计数器） | 剩余传输字节数 |
| DR（数据寄存器） | 暂存传输数据 |
| CR（命令/状态寄存器） | 控制命令和状态 |
通道是专用处理器，有自己的指令集；CPU 只需启动通道，通道独立完成 I/O，一个通道可控制多个设备控制器。
| 方式 | CPU 介入频率 | 传输单位 | 并行性 |
|---|---|---|---|
| 轮询 | 每次传输 | 字/字节 | 无 |
| 中断 | 每次传输 | 字/字节 | 有限 |
| DMA | 每块传输 | 块 | 较好 |
| 通道 | 每个 I/O 任务 | 一组块 | 最好 |
┌──────────────────────────┐ │ 设备控制器 │ │ 控制逻辑（CPU接口） │ │ 状态/控制寄存器 │ │ 数据缓冲区 │ │ 设备接口 │ └──────────────────────────┘
功能：① 接收和识别 CPU 命令；② 数据缓冲；③ 控制设备操作；④ 向 CPU 报告设备状态。
用户程序 → 系统调用接口 → 设备无关软件 → 设备驱动程序 ←与控制器交互 → 设备控制器 → 硬件设备
功能：接收上层抽象 I/O 请求 → 转为具体的设备控制命令 → 启动设备操作 → 处理设备中断。特点：与硬件紧密相关，每类设备对应一个驱动，是 OS 中唯一了解设备细节的部分。
利用磁盘作为缓冲，将独占设备虚拟为共享设备。
进程1 ──→ 输出到磁盘缓冲区 进程2 ──→ 输出到磁盘缓冲区 SPOOLing守护进程 进程3 ──→ 输出到磁盘缓冲区 → 打印机（独占）
组成：输入井（磁盘，模拟输入设备）、输出井（磁盘，模拟输出设备）、输入进程、输出进程。优点：将独占设备虚拟为共享设备、提高设备利用率、实现设备的虚拟化。
记录每个设备的属性和状态。
| 策略 | 说明 | 评价 |
|---|---|---|
| 静态分配 | 进程运行前分配，结束后释放 | 安全但利用率低 |
| 动态分配 | 需要时分配，使用完释放 | 利用率高但可能死锁 |
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