单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,第,7,章 设备管理,I/O,设备管理概述,磁盘管理,I/O,系统,缓冲管理,本章要点,7.1 I/O,设备管理概述,I/O,管理的基本任务,完成用户提出的,I/O,请求,提高,I/O,速率,改善,I/O,设备的利用率,7.1 I/O,设备管理概述,I/O,管理的功能,监视设备的状态,进行设备分配,完成,I/O,操作,缓冲管理,I/O,硬件组成,主机,I/O,系统,四级结构,微型机,I/O,系统,单总线结构,I/O,设备,设备的类型,按设备进行信息交换的单位分类：,块设备,如：磁盘、光盘 块大小512,B32KB。,特点：速度高、随机访问、,I/O,采用,DMA,方式。,字符设备,如：键盘、打印机、网卡。特点：速度低、不可寻址、,I/O,采用中断方式,。,I/O,设备,设备的类型,按共享属性分类：,独占设备,共享设备,虚拟设备,设备控制器,设备控制器,或,适配器,CPU,与,I/O,设备之间的接口，接收从,CPU,发来的命令，并控制,I/O,设备工作。通常一台控制器可控制多台同一类型的设备。,设备控制器的形式：印刷电路卡，又称接口卡。,设备驱动程序,：控制设备控制器的软件,设备控制器的组成,控制器的功能,数据交换,数据寄存器,接收和识别,CPU,发来的命令,控制寄存器,了解设备的状态，报告给,CPU,状态寄存器,地址识别,地址译码器,设备控制器的组成,控制器与,CPU,之间接口,用于控制设备与总线之间交换数据。,控制器与设备之间接口,用于根据,CPU,发来的命令，控制设备的动作。,I/O,逻辑,用于实现对设备的控制。将启动命令发送给控制器；,以及,对收到的地址进行译码，再根据译出的命令对设备进行控制。,设备通道,通道,外设很多时，在,CPU,与控制器之间增加通道，减轻,CPU,负担。,增加通道的目的,建立独立的,I/O,操作，使,CPU,从繁重的,I/O,中解放出来,通道的实质,是特殊的处理机,指令类型单一,没有内存,通道的类型,字节多路通道,连接中、低速外设。如打印机、终端等。,以字节为传送单位。,传送时，通道与多个外设交叉传递，当一个外设交换,一个字节,后，立即腾出，将通道让给另一个设备使用。,通道的类型,数组选择通道,连接磁盘等高速外设。,以块为传送单位。,连接多个外设，但一段时间只被一个设备独占，直至释放,。,数组多路通道,连接高速外设。如磁盘。,综合字节多路通道的”并行“和数组选择通道的”高速“的优点。利用一台设备,”,读写定位,”,的时间，再与另一外设交换信息。,字节多路通道,连接中、低速外设。如打印机、终端等。,以字节为传送单位。,传送时，通道与多个外设交叉传递，当一个外设交换,一个字节,后，立即腾出，将通道让给另一个设备使用。,通道的连接方式,单通路连接,I/O,繁忙时，通道成为瓶颈。,多通路连接,设备与计算机之间增加多条通路,增强可靠性,7.2 I/O,控制方式,略,7.3 I/O,系统,I/O,系统层次结构,设备分配考虑因素,设备固有属性,独享设备,共享设备,虚拟设备,设备分配算法,先来先服务,优先级高者优先,设备分配中的安全性,安全分配方式（单请求方式）,不安全分配方式,设备的独立性,设备独立性（也称设备无关性）,指用户程序独立于具体物理设备。,设备独立性的优点,设备分配时的灵活性,易于实现,I/O,重定向,设备独立性的实现逻辑设备表,操作系统实现逻辑设备到物理设备的转换。,逻辑设备表,（,Logical Unit Table,，,LUT,）,LUT,的设置：,整个系统一张（单用户系统）,一个用户一张（多用户系统）,设备分配用数据结构,系统设备表,SDT,（,整个系统一张）,设备控制表,DCT,（,每个设备一张）,控制器控制表,COCT,（,每个控制器一张）,通道控制表,CHCT,（,每个通道一张）,设备分配程序,单通路情况下的,设备分配程序,SPOOLing,技术,Simultanc,o,us Periphernal Operations On-Line,SPOOLing,的系统组成：,输入井和输出井,输入缓冲区和输出缓冲区,输入进程,S,P,i,和输出进程,S,P,o,SPOOLing,技术,SPOOLing,特点：,提高,I/O,速度,将独占设备改造为共享设备,实现虚拟设备功能,设备驱动程序,设备驱动程序的功能：,接收来自上层的,I/O,请求，并检查请求的合法性。,向有关,I/O,设备的控制器（中的控制,/,状态寄存器）发出控制命令，监督它们的正确执行，并进行必要的错误处理。,对等待各种设备、控制器和通道的进程进行排队。,执行比寄存器级别更高的一些特殊处理，如代码转换、退出处理等。,处理来自设备的中断。,设备驱动程序的特点,不同类型的设备配置不同的驱动程序。,由于驱动程序与硬件紧密相关，常用汇编语言写。,驱动程序的结构与,I/O,控制方式紧密相关。,设备驱动程序可动态加载,中断处理程序,略,