RETURN

I/O子系统

  • runtime system(runtime environment/runtime)
  • I/O子系统
    • 用户空间I/O软件（用户I/O软件）
      • I/O请求
      • 运行时系统
    • 内核空间I/O软件（系统I/O软件）
      • 与设备无关的I/O软件
      • 设备驱动程序
      • 中断服务程序
    • I/O硬件
      • I/O总线结构
      • I/O接口（设备管理器，I/O端口）
      • I/O设备
  • 用户程序中I/O函数
    • C标准I/O库函数
      • 文件I/O函数
      • 控制台I/O函数
      • 缓冲
        • _IOFBF: fully buffered
        • _IOLBF: line buffered
        • _IO_NBF: no buffering
    • 系统调用封装函数
      • 头文件unistd.h
      • int creat(char *name, mode_t perms);
        • perms:访问权限：文件拥有者+拥有者所在组成员+其它用户的读、写、执行权限
      • int open(char *name, int flags, mode_t perms);
        • perms = 0: 非创建方式
        • flags: 定义在 fcntl.h(System V UNIX)或sys/file.h(BSD) 中
          • O_RDONLY
          • O_WRONLY
          • O_RDWR
          • O_WRONLY | O_APPEND
          • O_RDWR | O_CREAT
          • O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC
          • 返回值：成功为文件描述符，失败为-1
        • ssize_t read(int fd, void *buf, size_t n);
        • ssize_t write(int fd, const void*buf, size_t n);
        • long lseek(int fd, long offset, int origin)
          • origin 0头1当前2末
        • int stat(const *name, struct stat *buf); 获得metadata
        • int fstat(int fd, struct stat *buf);
          • stat 结构
            • st_dev 设备ID
            • st_ino 节点编号
            • st_mode 文件访问权限和类型
            • st_nlink 连接链的数目
            • st_uid 文件拥有者ID
            • st_gid 文件拥有者组ID
            • st_rdev
            • st_size 文件大小
            • st_blksize 块大小
            • st_blocks 块数
            • st_atime 最近一次访问时间
            • st_mtime 最近一次修改时间
            • st_ctime 最近一次修改文件状态的时间
        • void close(int fd)
        • int unlink(const char* pathname)
  • terminal: 键盘+显示器
  • 文本文件(ASCII文件)：每行以’\n’结束

I/O硬件与软件接口

  • 机械部分
    • I/O设备本身（外围设备）
      • 字符设备
      • 机-机通信设备部
    • 块设备
      • 外部存储器
    • 电子部分
      • 设备控制器（I/O配适器）
  • 北桥芯片：MCH, Memory Controller Hubb, 主存控制器集线器，本质是DMA控制器
  • 南桥芯片：ICH, I/O Controller Hub
  • FSB: Front Side Bus, 前端总线，处理器总线，处理器和北桥芯片信息交换
    • 传输速率单位：MT/s(MHz)
  • QPI: Quick Path Inter-connect
  • 储存器总线
  • I/O总线
    • PCI-Express
  • I/O接口
  • I/O编址
    • 统一编址方式（储存器映射方式）
    • 独立编址方式

I/O控制方式

  • 程序之间控制I/O方式(polling)
  • 中断控制I/O方式
    • 处理器调度程序
      • 进程三状态：运行态、就绪态（就绪队列）、阻塞态（被挂起）
    • PIC: Programmable Interrupt Controller
    • IRQ线连到PIC的IRQ引脚
    • 中断响应优先级–中断查询程序/硬件判优电路
    • 中断处理优先级
  • DMA控制I/O方式

I/O内核空间软件

  • 与设备无关的I/O软件
    • 设备驱动程序统一接口
      • 设备文件名（e.g. i节点）
    • 缓冲区处理
    • 错误处理
    • 打开关闭文件
    • 逻辑块大小处理
  • 设备驱动程序
  • 中断服务程序