计算机操作系统_第7章

《计算机操作系统_第7章》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第7章设备管理第7章设备管理7.1概述7.2I/O软件的组成7.3具有通道的设备管理7.4与设备管理有关的技术7.5设备管理中的数据结构7.6UNIX设备管理实例分析7.7Windows2000/XP设备管理机制实例分析习题第7章设备管理7.1概述7.1.1I/O系统的结构和控制方式1．I/O系统的结构1)微机I/O系统I/O设备通常由机械和电子两部分组成，通常将这两部分分开处理，以提供更加通用的设计。微机I/O系统多采用单总线I/O系统结构，如图7.1所示。第7章设备管理打印机磁盘内存CPU控制器控制器控制器图7.1单总线结构的I

2、/O系统结构实例第7章设备管理2)主机I/O系统通常，在计算机系统中配置有大量的设备，特别是配置了一些高速设备，假设没有控制器，而是将设备通过总线直接连接到CPU上，那么必将会使总线和CPU的负担太重。基于这种思想，在I/O系统中增加了通道和控制器。其结构如图7.2所示。第7章设备管理软盘驱动器控制器1通道1计控制器2算机打印机显示器通道2控制器3扫描仪控制器4磁盘电话图7.2具有通道的单通路I/O系统的结构第7章设备管理2．I/O系统的控制方式1)程序控制I/O(ProgrammedI/O)处理器根据用户进程程序中的I/O语句(或

3、指令)，向I/O设备(或设备控制器)发出一个I/O命令，称I/O操作。第7章设备管理输入过程：Input：init(indev);/*启动输入设备busy:=1;IFtest(busy)THENGotoInput;inarea:=(in);GOTOInput;第7章设备管理输出过程：Output:IFtest(busy)THENOutput;(OUT):=outarea;init(outdev);/*启动输出设备busy:=1;GOTOOutput第7章设备管理2)中断驱动I/O(Interrupt-drivenI/O)I/O操作由

4、程序发起，在操作完成时(如数据可读或已经写入)由外设向CPU发出中断，通知该程序。CPU不断测试busy标志触发器的目的，是要判定这一次输入/输出是否完成。设备中断被引入后，外部设备具有了向CPU发送消息的能力，就能够通过中断来告知CPU这次I/O已经完成。第7章设备管理3)直接存储访问I/O(DirectMemoryAccess(DMA)I/O)由程序设置DMA控制器中的若干寄存器值(如内存始址，传送字节数)，然后发起I/O操作，DMA控制器完成内存与外设的成批数据交换，在操作完成时由DMA控制器向CPU发出中断。这种控制方式的优

5、点是：CPU只需干预I/O操作的开始和结束，而其中的一批数据读写无需CPU控制，适于高速设备。图7.3所示为DMA方式下的I/O控制器结构。第7章设备管理数据计数数据总线数据寄存器地址寄存器地址总线DMA请求DMA确认中断控制逻辑读写图7.3DMA方式下的I/O控制器结构第7章设备管理4)通道控制方式I/O(ChannelI/O)通道又称为I/O处理机，它能完成主存储器和外设之间的信息传输，并与中央处理机并行操作。采用通道技术解决了I/O操作的独立性和各部件工作的并行性。通道把中央处理机从繁琐的输入/输出操作中解放出来。第7章设备管

6、理7.1.2设备的分类1.按数据组织分类(1)块设备(BlockDevice)：指以数据块为单位来组织和传送数据信息的设备。这类设备用于存储信息，有磁盘和磁带等。它属于有结构设备。典型的块设备是磁盘，每个盘块的大小为512B～4KB。磁盘设备的基本特征是：①传输速率较高，通常为几兆位每秒；②它是可寻址的，即可随机地读/写任意一块；③磁盘设备的I/O采用DMA方式。第7章设备管理(2)字符设备(CharacterDevice)：指以单个字符为单位来传送数据信息的设备。这类设备一般用于数据的输入和输出，有交互式终端、打印机等。它属于无结

7、构设备。字符设备的基本特征是：①传输速率较低；②不可寻址，即不能指定输入时的源地址或输出时的目标地址；③字符设备的I/O常采用中断驱动方式。第7章设备管理2.从资源分配角度分类(1)独占设备：指在一段时间内只允许一个用户(进程)访问的设备，大多数低速的I/O设备，如用户终端、打印机等属于这类设备。(2)共享设备：指在一段时间内允许多个进程同时访问的设备。(3)虚拟设备：指通过虚拟技术将一台独占设备变换为若干台供多个用户(进程)共享的逻辑设备。第7章设备管理3.按数据传输率分类(1)低速设备：指传输速率为几个字节每秒到数百个字节每秒的

8、设备。典型的设备有键盘、鼠标、语音输入设备等。(2)中速设备：指传输速率为数千个字节每秒至数十千个字节每秒的设备。典型的设备有行式打印机、激光打印机等。(3)高速设备：指传输速率为数百千个字节每秒至数兆字节每秒的设备。典型的设备有磁带