《软件技术设备》ppt课件

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1、第十章设备管理本章基本内容与要求基本内容设备管理的有关概念I/O请求的检测与控制缓冲技术设备管理程序虚拟设备技术要求掌握设备管理的有关概念掌握I/O请求的检测与控制掌握缓冲技术、设备管理程序、虚拟设备技术第一节设备管理的有关概念1.设备分类2.设备管理的任务1.设备分类1．从数据组织的角度分类块设备以块为单位组织和传送数据，每块的大小一般是512的倍数，如磁盘是一种典型的块设备。字符设备以字符为单位组织和传送数据，如键盘、打印机等。磁道扇区2．从资源分配的角度分类独占设备在系统运行期间，在某一段

2、时间内，为某一进程所独占的设备。大多数低速设备属于独占设备，如纸带输入机、打印机等。共享设备允许若干用户或进程同时共同使用的设备，如磁盘等。虚拟设备通过软件技术（如假脱机技术），把原来的独占设备改造成共享设备。设备管理的功能方便用户使用设备方便性：方便用户使用I/O设备设备独立性:用户的程序与设备相互独立,完成用户提出的I/O请求,为用户分配I/O设备提高设备的使用效率并行性:使外设和CPU工作高度重叠有效性和均衡性:提高CPU和I/O设备的利用率2.设备管理的任务1）确定分配策略按照进程的请求把

3、进程需要的输入／输出设备分配给进程。2）启动设备完成实际的输入／输出操作输入／输出设备都有一个控制器，它直接控制设备完成具体的输入／输出，而CPU只是与设备控制器交换信息。3）提供统一、友好的使用界面使用户能方便地利用外部设备资源。4）优化设备的调度、提高设备的利用率使各种外部设备与主机以及各外部设备之间能协调地工作，以充分合理地利用系统资源，尽量提高并行程度。设备管理的主要内容1)I/O请求的检测与控制2)解决设备的低速性与CPU高速性之间的矛盾，提高CPU的利用率3)设备分配策略第二节I/O请

4、求的检测与控制循环测试I/O方式中断驱动方式直接内存存取（DMA）方式I/O通道方式1.循环测试I/O方式利用I/O测试指令测试设备的忙与闲。若设备处于闲状态，则执行输入输出指令；若设备处于忙状态，则I/O测试指令不断对设备进行测试，直到设备空闲为止。缺点:CPU要花费大量时间进行设备忙/闲测试，造成CPU资源的极大浪费。2.中断驱动方式当进程需要启动某个I/O设备工作时，便由CPU向相应的设备控制器发出一条I/O指令，然后立即返回继续执行原来的任务，而设备控制器便按照该指令的要求去控制I/O设备

5、。每当设备完成I/O操作，便以中断请求方式通知CPU，然后转向相应的中断处理程序进行相应处理。2.中断驱动方式3.直接内存存取（DMA）方式DirectMemoryAccessDMA方式主要用于块设备与主存之间进行批量数据传输。它使用一个专用DMA控制器，使用截取总线控制权的方法，由DMA控制器送出内存地址，发出内存读、设备写或设备读、内存写的控制信号来完成内存与设备之间的直接数据传输，而不用CPU干预。当一次DMA传送的数据全部完成时，才产生中断，告诉CPU数据传输完毕。3.直接内存存取（DMA

6、）方式4.I/O通道方式通道方式有独立的I/O管理机制，这时只要发一条I/O指令给通道，告诉通道执行I/O操作要访问的设备，通道便从内存储器中读取通道程序以完成I/O控制管理。4.I/O通道方式通道控制结构第三节缓冲技术在内存中划出一块由n个单元组成的区域，称为缓冲区，作为外部设备传输数据的临时存储区。目的：解决处理数据过程中CPU的高速性与设备传输的低速性之间的矛盾单缓冲区和双缓冲区多缓冲区缓冲池1.单缓冲区和双缓冲区用户进程传送输入/输出I/O设备用户进程传送输入/输出I/O设备2.多缓冲区把

7、多个缓冲区连接起来分成两部分，一部分用于输入，一部分用于输出。RRGGGGP（下次可取用的缓冲区地址）q（输入设备输入时可用的缓冲区地址）RRGGGGP（输出设备按P指针依次输出）q（输出数据从这里依次输入缓冲区）输入缓冲区输出缓冲区3.缓冲池把输入输出缓冲区统一起来，形成一个既能用于输入又能用于输出的缓冲区，称为缓冲池。在缓冲池中存在三种类型缓冲区：1）输入数据缓冲区2）输出数据缓冲区3）空白缓冲区每一种缓冲区都通过指针分别链成三个队列，称为输入队列(in)，输出队列(out)和空白队列(em)

8、。第四节设备管理程序逻辑设备与物理设备设备分配程序设备驱动程序采购部1.逻辑设备与物理设备十点钟叫张三去买菜十点钟叫采购部找人去买菜逻辑设备与物理设备绝对设备号：就是将每一台设备确定一个编号（相当于一个绝对地址）。（物理设备号）相对设备号：设备类型号（逻辑设备号）系统为每一类设备规定一个类型号符号名（逻辑设备名）：在OS的命令语言中，通常用符号名代替设备类型号，如：COM为串行打印机，LPT为并行打印机。1.逻辑设备与物理设备设备独立性（与设备无关性）使用户程序与实际使用的物理设备