为方便使用,计算机都配备了键盘、鼠标、显示器等常见的输入输出设备。设备管理的主要任务是响应用户提出的输入输出请求,为其分配相应的输入输出设备;提高CPU和输入输出设备的使用效率,提高输入输出速度;方便用户使用输入输出设备。设备管理主要实现对设备的分配,启动指定的设备进行实际的输入输出操作,以及操作完毕进行善后处理。设备管理应具有缓冲区管理、设备分配、设备驱动调度、设备独立性和虚拟设备等功能。

(1)缓冲管理

由于CPU和I/O设备的速度相差很大,为缓和这一矛盾,通常在设备管理中建立I/O缓冲区,而对缓冲区的有效管理便是设备管理的一项任务。

缓冲管理的基本任务是管理好各种类型的缓冲区,缓冲区指内存中的一块特定存储区域或设备自有的存储空间,用以缓和CPU和输入输出设备速度不匹配的矛盾,目的是提高CPU和输入输出设备的利用率。例如,需要打印输出时,可以把打印内容放入缓冲区,供打印机取出打印,此时CPU可以继续执行其他任务,避免了高速的CPU等待低速的打印机。

(2)设备分配

根据用户程序提出的I/O请求和系统中设备的使用情况,按照一定的策略,将所需设备分配给申请者,设备使用完毕后及时收回。

为了实现设备的有效分配,系统中应设置设备控制表等数据结构,记录设备的标识符、类型、地址和状态等信息,用以表示该设备的唯一标识及其是否空闲等,作为设备分配的依据。设备使用完后,系统要及时回收便于其他用户使用。(www.daowen.com)

(3)设备处理

设备处理程序又称设备驱动程序,对于未设置通道的计算机系统其基本任务通常是把用户提交的输入输出请求转化为实际的输入输出操作,完成用户请求。即由CPU向设备控制器发出I/O指令,要求它完成指定的I/O操作,并能接收由设备控制器发来的中断请求,给予及时的响应和相应的处理。设备驱动程序与硬件密切相关,其中部分代码可能需要用汇编语言编写。对于设置了通道的计算机系统,设备处理程序还应能根据用户的I/O请求,自动构造通道程序。

(4)设备独立性

设备独立性指应用程序独立于具体的物理设备,与实际使用的物理设备无关。设备独立性不仅能提高用户程序的适应性,使程序不局限于某个具体的物理设备,而且易于实现输入输出的重定向,易于应对输入输出设备故障。

(5)虚拟设备

虚拟设备的功能是将低速的独占设备改造为高速的共享设备。虚拟设备指通过某种方法(如分时方法)把一台独占型物理设备改造成能供多个用户共享使用的逻辑设备,这种逻辑设备称为虚拟设备。虚拟设备技术能够有效提高设备的利用率,使每个共享使用设备的用户都感觉自己在独自使用该设备。