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文档简介

5.2I/O软件原理,5.2.1I/O软件设计目标和原则5.2.2I/O中断处理程序5.2.3I/O设备驱动程序5.2.4独立于设备的操作系统I/O软件5.2.5用户空间的I/O软件,5.2.1I/O软件设计目标和原则,I/O软件总体设计目标:高效率。通用性。I/O软件总体设计要考虑的问题：设备无关性。出错处理。同步（阻塞）异步（中断驱动）传输。独占性外围设备和共享性外围设备。,I/O软件组织成四个层次,I/O中断处理程序。I/O设备驱动程序。独立于设备的操作系统I/O软件。用户空间的I/O软件。,5.2.2I/O中断处理程序,I/O中断的类型和功能通知用户程序I/O操作沿链推进程度通知用户程序I/O操作正常结束通知用户程序发现的I/O操作异常通知程序外围设备上重要的异步信号I/O中断的处理原则操作正常结束处理操作发生故障或特殊事件的中断处理人为要求而产生的中断处理外围设备的异步信号处理,5.2.3设备驱动程序(1),设备驱动程序包括与设备相关的代码，其工作是：把用户提交的逻辑I/O请求转化为物理I/O操作的启动和执行，如设备名转化为端口地址、逻辑记录转化为物理记录、逻辑操作转化为物理操作等。设备驱动程序从与设备无关的软件中接收抽象的I/O请求，一条典型的请求是读第n块。,设备驱动程序(2),如果请求到来时驱动程序空闲，则立即执行。如果它正在处理另一条请求，它将该请求挂在等待队列中。设备驱动程序主要功能：1)设备初始化，2)执行设备驱动例程，3)执行中断处理例程。,5.2.4独立于设备的操作系统I/O软件(1),设备无关软件完成的功能：对设备驱动程序的统一接口设备命名设备保护提供独立于设备的块大小缓冲区管理块设备的存储分配独占性外围设备的分配和释放错误报告,独立于设备的操作系统I/O软件(2),文件和I/O设备的命名方式设备文件名、inode、系统调用如何保护对设备的未授权访问I/O指令、文件rwx保护机制屏蔽不同磁盘扇区大小并向高层软件提供统一大小的逻辑块块设备和字符设备需要缓冲技术4设备分配和状态跟踪错误处理多数由驱动程序完成,5.2.5用户空间的I/O软件,库函数实现的I/O系统调用I/O系统调用通常先是库函数调用count=write(fd，buffer，nbytes)；非库函数实现的I/O系统调用spooling系统,I/O系统各层软件及其功能,IO操作执行步骤,1)进程对已打开文件的文件描述符执行读库函数；2)独立设备I/O软件检查参数正确性。高速缓存中有要读的信息块，从缓冲区直接读到用户区，完成I/O请求；3)若数据不在缓冲区，执行物理I/O，实现将设备逻辑名转换成物理名，检查对设备操作的权限，将I/O请求排队，阻塞进程且等待I/O完成；4)内核启动设备驱动程序，分配存放读出块的缓冲区，准备接收数据，且向设备控制寄存器发启动命令，或建立DMA传输，启动I/O；5)设备控制器操作设备，执行数据传输；6)DMA控制器控制一块传输完成，硬
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