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输入/输出 管理

一、IO 管理概述​

1.IO 设备​

（1）设备分类​

分类依据设备类型描述示例
按信息交换单位块设备数据交换以块为单位，传输速率高，可寻址，采用DMA方式磁盘
字符设备数据交换以字符为单位，传输速率低，不可寻址，采用中断I/O方式交互式终端机、打印机
按传输速率低速设备传输速率低，通常用于输入和输出键盘、鼠标
中速设备传输速率中等，常用于网络和存储设备网卡、USB存储设备
高速设备传输速率高，常用于高速存储和网络设备SSD、千兆以太网卡

（2）IO 接口​

组成：设备控制器与CPU的接口+设备控制器与设备的接口+I/O逻辑

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（3）IO 端口​

  • 概念：是指设备控制器中可被CPU直接访问的寄存器（数据、状态、控制寄存器）
  • 编址方式：独立编制、统一编址

二、设备独立性软件​

1.高速缓存与缓冲区​

三、磁盘和固态硬盘​

1.磁盘结构​

（1）磁盘结构图示​

img_1.png

（2）磁盘基础概念​

  • 扇区：通常固定为512B，也称为盘块，是磁盘最小的物理存储单元
  • 簇：由于扇区众多难以寻址，通常把2^n个扇区合并形成簇，一个簇中只能存放一个文件的内容（2017）

5.固态硬盘​

（1）固态硬盘图示​

固态硬盘 基于闪存技术

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（2）固态硬盘特性​

数据以页为单位读写，只有在一页所属的块被整个擦除后才能写这一页

信息
  • 随机写比随机读慢很多
  • 比起传统机械硬盘读写速度更快、没有机械噪声和震动， 能耗更低、 抗震性好、 安全性高

（3）磨损均衡​

  • 动态磨损均衡：写入数据时， 自动选择较新的闪存块。 老的闪存块先歇一歇

  • 静态磨损均衡：没有数据写入时自动进行数据分配，让老闪存块承担无需写任务的存储任务，平时读写操作在新闪存块中进行

静态磨损均衡比动态磨损均衡的性能更好。