設備管理-----操作系統

設備管理

        設備是計算機中的重要資源，設備管理的主要任務是控制設備和CPU之間進行I/O操作。由於現代操作系統的外部設備的多樣性和複雜性以及不同設備需要不同的設備處理程序，設備管理成了操作系統中最複雜、最具有多樣性的部分。設備管理模塊在控制各類設備和CPU進行I/O操作的同時，還要儘可能的提高設備與設備、設備與CPU之間的並行操作度以及設備利用率，從而進一步的提高設備的利用率 。

        常見的I/O數據傳送控制方式有4種，它們是程序I/O控制方式、中斷控制方式、DMA控制方式和通道控制方式。程序I/O控制方式和中斷控制方式都使用於簡單的、外設備少的計算機系統，因爲程序I/O控制方式消耗大量的 CPU時間，而且無法檢測設備和其他外設產生的錯誤，設備和CPU、設備和設備只能串行工作。中斷控制方式雖然在某種程度上解決了以上所述問題，但由於中斷次數較多，而中斷次數增多導致數據丟失。DMA控制方式和通道控制方式較好的解決了上述問題，這兩種方式採用了外設和內存之間交互數據的方式。只有在一段數據傳送結束時，這兩種方式才發出中斷信號要求CPU做善後處理，從而大大減輕了CPU的工作負擔。

        緩衝是爲了匹配設備和CPU的處理速度，以及爲了進一步減少中斷次數和解決DMA方式或通道 方式時的瓶頸問題引入的。

        設備分配應保證有高的利用率和避免產生死鎖。進程在得到了設備、I/O控制器和通道（通道控制方式時）之後，通過設備處理程序進行I/O操作。

        時鐘是操作系統的基礎設備，一個硬件時鐘能支持多種軟件時鐘，時鐘中斷是時鐘管理的基礎，時間片是進程切換的基準。計算機系統中有三類時鐘，即系統時鐘、日曆時鐘和實時時鐘。