《操作系统》全套ppt电子课件教案第五章设备管理

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1、第五章   设备管理青岛黄海职业学院第五章    设备管理5.1概述5.2I/O软件的组成5.3I/O硬件特点5.4I/O控制技术5.5设备有关技术5.6设备分配与设备处理5.7磁盘存储器管理5.8典型外部设备第五章    设备管理5.1概述1.I/O性能经常成为系统性能的瓶颈(1)CPU性能不等于系统性能响应时间也是一个重要因素(2)CPU性能越高，与I/O差距越大弥补：更多的进程(3)进程切换多，系统开销大5.1.1I/O的特点2.操作系统庞大复杂的原因之一是：资源多、杂，并发，均来自I/O外

2、设种类繁多，结构各异输入输出数据信号类型不同速度差异很大3.理解I/O的工作过程与结构是理解操作系统的工作过程与结构的关键4.与其他功能联系密切，特别是文件系统1.按使用特性分存储型设备输入型设备（外设主机）输出型设备（主机外设）输入输出型设备（交互型设备）2.按数据组织分块设备以数据块为单位存储、传输信息字符设备以字符为单位存储、传输信息5.1.2设备的分类系统设备指操作系统生成时，登记在系统中的标准设备（如终端、打印机、磁盘机等）用户设备指在系统生成时，未登记在系统中的非标准设备。对于这类

3、设备的处理程序由用户提供，并将其纳入系统，由系统代替用户实施管理。（如A/D，D/A转换器，CAD所用专用设备）3.按外部设备的从属关系分1)独占设备在一段时间内只能有一个进程使用的设备，一般为低速I/O设备。（如打印机，磁带等）2)共享设备在一段时间内可有多个进程共同使用的设备，多个进程以交叉的方式来使用设备，其资源利用率高。（如硬盘）3)虚设备4.按资源分配角度分在一类设备上模拟另一类设备，常用共享设备模拟独占设备，用高速设备模拟低速设备，被模拟的设备称为虚设备目的：将慢速的独占设备改造成多个

4、用户可共享的设备，提高设备的利用率实例：SPOOLing技术，利用虚设备技术——用硬盘模拟输入输出设备）3)虚设备为解决独立设备数量少，速度慢，不能满足众多进程的要求，而且在进程独占设备期间，设备利用率比较低而提出的一种设备管理技术SPOOLing技术5.从程序使用角度分逻辑设备物理设备6.按数据传输率分高速设备低速设备设备的分类（续)5.1.3设计目标与任务提高方便性实现并行性均衡性设备独立性1.设计目标（1）设备分配与回收记录设备的状态根据用户的请求和设备的类型，采用一定的分配算法，选择一条数

5、据通路（2）建立统一的独立于设备的接口（3）完成设备驱动程序，实现真正的I/O操作（4）处理外部设备的中断处理（5）管理I/O缓冲区2.设备管理的功能1）按照用户的请求，控制设备的各种操作，完成I/O设备与内存之间的数据交换（包括设备分配与回收；设备驱动程序；设备中断处理；缓冲区管理），最终完成用户的I/O请求3.设备管理的目标和任务2）向用户提供使用外部设备的方便接口，使用户摆脱繁琐的编程负担方便性友好界面透明性逻辑设备与物理设备、屏蔽硬件细节（设备的物理细节，错误处理，不同I/O的差异性）3）

6、充分利用各种技术（通道，中断，缓冲等）提高CPU与设备、设备与设备之间的并行工作能力，充分利用资源，提高资源利用率(并行性、均衡性）设备管理的目标和任务(续）4）保证在多道程序环境下，当多个进程竞争使用设备时，按一定策略分配和管理各种设备，使系统能有条不紊的工作5）保护设备传送或管理的数据应该是安全的、不被破坏的、保密的设备管理的目标和任务(续）6）与设备无关性（设备独立性）用户在编制程序时，使用逻辑设备名，由系统实现从逻辑设备到物理设备的转换用户能独立于具体物理设备而方便的使用设备用户申请使用设

7、备时，只需要指定设备类型，而无须指定具体物理设备，系统根据当前的请求，及设备分配的情况，在相同类别设备中，选择一个空闲设备，并将其分配给一个申请进程设备管理的目标和任务(续）统一性：对不同的设备采取统一的操作方式，在用户程序中使用的是逻辑设备。优点：设备忙碌或设备故障时，用户不必修改程序改善了系统的可适应性和可扩展性第五章    设备管理5.2I/O软件的组成I／O软件的基本思想是按分层的思想构成，较低层软件要使较高层软件独立于硬件的特性，较高层软件则要向用户提供一个友好的、清晰的、简单的、功能更

8、强的接口1.I/O软件的组成在设计I／O软件时的一个关键概念是设备独立性。用户在编写使用软盘或硬盘上文件的程序时，无需为不同的设备类型而修改程序就可以使用与设备独立性密切相关的是统一命名这一目标。一个文件或一个设备的名字只应是一个简单的字符串或一个整数，不应依赖于设备出错处理是I／O软件的另一个目标。一般来说，数据传输中的错误应尽可能地在接近硬件层上处理最后一个问题是可共享设备和独占设备的处理问题2.I／O软件的目标每个进程在启动一个I／O操作后阻塞直到I／O操作完成并产生一个中断