用户应用层

设备独立层

设备驱动层

中断处理层

整个I/O系统可以看成具有4个层次的系统结构，各层次的功能如下：

**用户应用层**：这是最上层，是用户编写的应用程序与I/O设备交互的接口。用户通过应用程序发出I/O请求，例如在文本编辑器中执行保存文件操作时，应用程序会通过系统调用等方式向操作系统发起I/O请求。此层与用户的操作密切相关，不同的应用程序对I/O设备的使用方式和需求各不相同。

**与设备无关的操作系统软件层设备独立层**：也称为设备独立层，这一层提供了统一的I/O操作接口，使得应用程序可以不依赖于具体的设备进行I/O操作。它隐藏了设备的物理特性和具体细节，为应用程序提供了一个抽象的、统一的设备视图。例如，无论底层是磁盘、打印机还是其他I/O设备，应用程序通过这一层提供的接口如文件读写接口来请求I/O服务。这样，应用程序的开发可以更加独立于具体的设备，提高了软件的可移植性和通用性。

**设备驱动程序层**：这一层是与具体设备相关的，用于驱动设备进行工作。每个设备都有对应的驱动程序，它负责将设备独立层的请求转换为设备能够理解的命令，控制设备完成I/O操作。例如，对于磁盘设备，驱动程序知道如何向磁盘控制器发送命令，以实现数据的读写操作；对于打印机设备，驱动程序知道如何控制打印机打印出特定的字符和格式。设备驱动程序是操作系统与硬件设备之间的桥梁，其质量和兼容性对设备的性能和稳定性有重要影响。

**中断处理程序层**：当I/O设备完成操作或出现异常情况时，会通过中断信号通知CPU。中断处理程序层负责处理这些中断，例如，读取设备完成的数据、处理设备故障等。中断处理程序需要快速响应中断请求，以确保设备的高效运行和系统的稳定性。当一个设备完成数据传输后，它会发出中断信号，CPU暂停当前执行的程序，转而执行中断处理程序，处理完中断后再返回原来的程序继续执行。

【涉及考点】

第7章 I/O设备管理