IO设备

分类

　　1．按传输速率分类

　　低速设备：指传输速率为每秒钟几个字节到数百个字节的设备。典型的设备有键盘、鼠标、语音的输入等；

　　中速设备：指传输速率在每秒钟数千个字节至数十千个字节的设备。典型的设备有行式打印机、激光打印机等；

　　高速设备：指传输速率在数百千个字节至数兆字节的设备。典型的设备有磁带机、磁盘机、光盘机等。

　　2．按信息交换的单位分类

　　块设备（Block Device）：指以数据块为单位来组织和传送 块设备 数据信息的设备。这类设备用于存储信息，有磁盘和磁带等。 它属于有结构设备。典型的块设备是磁盘，每个盘块的大小 为512B～4KB，磁盘设备的基本特征是：①传输速率较高，通 常每秒钟为几兆位；②它是可寻址的，即可随机地读/写任意 一块；③磁盘设备的I/O采用DMA方式。

　　字符设备（Character Device）：指以单个字符为单位来传 字符设备 送数据信息的设备。这类设备一般用于数据的输入和输出， 有交互式终端、打印机等。它属于无结构设备。字符设备的 基本特征是：①传输速率较低；②不可寻址，即不能指定输 入时的源地址或输出时的目标地址；③字符设备的I／O常采 用中断驱动方式。

　　3．按资源分配的角度分类

　　独占设备：指在一段时间内只允许一个用户（进程）访问的 独占设备 设备，大多数低速的I/O设备，如用户终端、打印机等属于这 类设备。因为独占设备属于临界资源，所以多个并发进程必 须互斥地进行访问。

　　共享设备：指在一段时间内允许多个进程同时访问的设备。 共享设备 显然，共享设备必须是可寻址的和可随机访问的设备。典型 的共享设备是磁盘。共享设备不仅可以获得良好的设备利用 率，而且是实现文件系统和数据库系统的物质基础。

　　虚拟设备：指通过虚拟技术将一台独占设备变换为若干台供多个用户（进程）共享的逻辑设备。一般可以利用假脱机技 术（SPOOLing技术）实现虚拟设备。

特点

　　操作系统需要管理的最复杂的资源——I/O设备

　　– I/O设备种类繁多，工作模式各不相同

　　– I/O设备数据多样，处理方式各不相同

　　– I/O设备性能参差，运行控制多种多样

　　最容易成为计算机系统的瓶颈——I/O设备

　　– 很多I/O设备使用机械操作，导致其速度较CPU相差 很大

　　– 进程运行中的输入输出操作可能造成系统运行的性 能瓶颈

　　– I/O管理：如何限度保证I/O设备与CPU的并行 工作

变化性

　　– 字符流或者块设备：字符流设备按一个字节一个字节的传输，而块设备以块为单位进行传输

　　– 顺序或随机设备：顺序设备按其固有的固定顺序来传输数据，而随机访问设备的用户可以让设备寻找到任一数据存储位置

　　– 同步或异步：同步设备按一定响应时间来进行数据传输，而异步设备呈现的是规则或不可预测的响应 时间

　　– 共享或专用设备：共享设备可以被多个进程或线程并发使用，而专用设备则不能

　　– 操作速度的不同：设备速度从每秒几个字节到每秒数G字节

　　- 读写，只读，只写：有的设备能读能写，而其它的 只支持单向数据操作