考研408操作系统第五章I/O管理思维导图知识梳理思维导图
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思维导图大纲
考研408操作系统第五章I/O管理思维导图知识梳理
I/O管理概述
I/O设备分类
- 按传输速率分低速中速高速设备
- 按信息交换单位分块设备与字符设备
- 按共享属性分独占共享虚拟设备
I/O系统结构
- 设备控制器连接CPU与设备
- I/O接口负责数据缓冲与格式转换
- 通道技术提升并行处理能力
I/O控制方式
- 程序直接控制方式轮询设备状态
- 中断驱动方式减少CPU等待
- DMA方式成块传输减少干预
- 通道控制方式实现多设备并行
I/O软件层次
用户层I/O软件
- 提供库函数与系统调用接口
- 屏蔽底层设备差异
- 实现格式化输入输出功能
设备独立性软件
- 统一命名与设备保护机制
- 缓冲管理与分配回收
- 差错处理与设备分配
设备驱动程序
- 将抽象请求转为具体指令
- 初始化设备与中断处理
- 与硬件紧密相关不可少
中断处理程序
- 保存现场与恢复现场
- 识别中断源并处理
- 唤醒等待进程完成I/O
缓冲与缓存技术
缓冲技术
- 单缓冲缓解速度不匹配
- 双缓冲提高并行处理能力
- 循环缓冲适合连续数据流
- 缓冲池实现资源共享复用
缓存与缓冲区别
- 缓存存副本提高读取速度
- 缓冲暂存数据缓解速度差
- 两者可结合用于设备管理
设备分配与SPOOLing
设备分配机制
- 设备控制表记录设备状态
- 控制器控制表管理控制器
- 通道控制表管理通道资源
- 系统设备表全局记录设备
设备分配策略
- 静态分配避免死锁但效率低
- 动态分配灵活但需防死锁
- 先来先服务与优先级策略
SPOOLing技术
- 用磁盘模拟脱机输入输出
- 输入井输出井暂存数据
- 提高设备利用率与并发性
- 实现虚拟设备功能
磁盘管理
磁盘结构与访问
- 盘面磁道扇区构成存储结构
- 寻道时间旋转延迟传输时间
- 磁盘地址由柱面号磁头号扇区号组成
磁盘调度算法
- 先来先服务公平但效率低
- 最短寻道时间优先可能饥饿
- 扫描算法电梯式来回移动
- 循环扫描算法单向服务更均匀
磁盘管理其他要点
- 磁盘格式化划分扇区与校验
- 坏块处理与备用扇区替换
- 提高磁盘I/O速度的方法
知识梳理与复习建议
思维导图构建方法
- 以I/O层次为主线串联知识点
- 用颜色区分概念算法与机制
- 对比记忆不同I/O控制方式
高频考点提示
- 四种I/O控制方式对比分析
- 缓冲与SPOOLing原理理解
- 磁盘调度算法计算与比较
- 设备分配安全性与死锁
复习策略
- 结合王道教材梳理框架
- 动手绘制导图强化记忆
- 真题练习检验掌握程度
- 错题归因回归课本查漏
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