操作系统王道考研 p64-66 IO软件层次结构IO核心子系统假脱机技术（SPOOLing技术）

Posted 2022-01-17 karshey

IO软件层次结构
IO核心子系统
假脱机技术（SPOOLing技术）

以下是IO软件层次结构的内容

知识总览

用户层软件

实现了与用户交互的接口。
将用户的请求翻译为格式化的IO请求，并通过 系统调用 请求操作系统内核的服务。

设备独立性软件

又称 设备无关软件。
与设备的硬件特性无关的功能几乎都在这一层实现。

主要实现的功能：

1. 向上层提供统一的调用接口。（如：read/write系统调用）
2. 设备的保护。（原理类似于对文件的保护，设备会被看成一种特殊的文件，不同用户对设备的访问权限不同）
3. 差错处理。（对一些设备的错误进行处理）
4. 设备的分配与回收。
5. 主要实现的功能：建立逻辑设备名到物理设备名的映射关系；根据设备类型选择调用相应的驱动程序。

关于逻辑设备到物理设备的映射关系和调用相应的驱动程序：

如：

设备驱动程序

为什么不同的设备需要不同的设备驱动程序？
答：不同设备内部的电子部件（IO控制器）不同。

一些例子：

设备驱动程序：
主要负责对硬件设备的具体控制，将上层发出的一系列命令转化为特定设备听得懂的操作。（类似编译）
包括检查设备状态等。

中断处理程序

中断处理程序会与硬件直接打交道。

总结

本节最重要的图：
涉及硬件具体细节，与中断无关——设备驱动程序。
不涉及硬件，对各设备管理的——设备独立性软件。

以下是IO核心子系统的内容

知识总览

即：

• 设备独立性软件
• 设备驱动程序
• 中断处理程序
  所要实现的功能。

这些功能要在哪个层次实现？

IO调度

在设备独立性软件完成。

设备保护

在设备独立性软件完成。

以下是假脱机技术（SPOOLing技术）的内容

知识总览

什么是脱机技术

一些历史：

批处理阶段引入脱机输入输出技术——脱机：脱离主机的控制进行IO操作。

假脱机技术：输入井和输出井、输入进程和输出进程、输入输出缓冲区

关于输入井和输出井分别模拟的磁带：

输入进程：模拟脱机输入时的外围控制机。（上图蓝色的外围控制机）
输出进程：模拟脱机输出时的外围控制机。（橙色）

要实现SPOOLing技术，必须==要有多道程序技术的支持。==系统会建立“输入进程”和“输出进程”。

缓冲区在内存中。

共享打印机原理分析

假脱机文件队列：就是打印任务队列
ps：打印是输出，所以第1点是在磁盘输出井中为进程申请一个空闲缓冲区。（输出井在磁盘上）


SPOOLing技术可以把一台物理设备虚拟成逻辑上的多台设备，可将独占式设备改造成共享设备。

总结

缓冲区在内存中，输入输出井在磁盘中。