操作系统原理课件第八章IO管理

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1、第八章I/O管理计算机外部设备在计算机系统中除CPU和内存外所有的设备和装置称为计算机外部设备（外围设备、I/O设备）。8.1I/O管理的概念8.1.1引言8.1I/O管理的概念8.1.1引言存储设备：用来存放各种信息的设备称为存储设备，例如，软盘、硬盘、光盘和磁带等；I/O设备：用来向计算机输入和输出信息的设备，如键盘、鼠标、显示器、打印机等。在现代计算机系统中有些设备既可以做存储设备，也可以做I/O设备，例如，软盘、硬盘等。I/O管理就是设备管理，它是操作系统的一个重要的组成部分，负责管理系统中所有的外部设备

2、。8.1I/O管理的概念8.1.1引言计算机外部设备种类繁多，特性各异。主要表现在以下几个方面：1.速度不同的外部设备的传输速度的差别相当大，如键盘的传输速度不过几十，上百个字符，而磁盘的传输速度则是60万字节/每秒。2.传输单位有的设备的传输单位是字节，如键盘、打印机、显示器；有的传输单位是字符块，如软盘、硬盘、磁带等；有的传输单位是位，如个人计算机中的SerialPort(s)COM1、COM28.1I/O管理的概念8.1.1引言3.容许的操作（操作特性）设备完成的操作种类各不相同，如打印机只允许写操作，键盘

3、只能做读操作，而磁盘既可读，也可写。4.出错条件不同的设备，其出错条件也不相同，即数据传输失败的原因各种各样，如打印机有缺纸错，磁盘I/O有奇偶校验错等。设备的分类（1）按系统和用户的观点分类(从属关系)系统设备——指在操作系统生成时已经登记在系统中的标准设备，如键盘、显示器、磁盘、打印机等；用户设备——OS生成后未登记在系统中的非标准设备，绘图仪、游戏操作柄、扫描仪等。（2）按操作特性分类存贮设备——是计算机用来存放各种信息的设备。如磁盘、磁带等。I/O设备——是向CPU传输信息或输出经CPU加工处理的信息的设

4、备。如键盘、显示器、打印机等8.1I/O管理的概念8.1.1引言（3）按资源分配的角度独享设备——是指在一段时间内只允许一个用户进程使用的设备。多数低速的I/O设备都属于这种类型，如打印机就是典型的独享设备；共享设备——是指在一段时间内允许允许几个用户同时使用的设备，磁盘、光盘等；虚拟设备——通过SPOOLING（虚拟脱机）技术把独享设备变换成几台逻辑设备，可供多个用户进程同时使用，这种经过虚拟技术处理后的设备称为虚拟设备。（4）按基本信息单位分类字符设备——键盘、打印机、显示器块设备——一般块大小为512B~8

5、KB，如磁带、磁盘、光盘8.1I/O管理的概念8.1.1引言8.1I/O管理的概念8.1.2设计目标及任务设计目标：1.字符代码的独立性：系统能识别各种不同的字符代码，并能以标准形式向用户程序提供数据。现在使用的ASCII码（美国信息交换标准码）2.设备独立性：独立于设备类型、独立于同类设备的具体设备号（对于设备的控制）3.效率：提高设备的使用效率，尽可能提高设备的并行操作，充分利用通道和缓冲技术。4.设备处理的一致性：设备的统一控制和处理。任务：完成用户提出的I/O请求，为用户分配I/O设备，提高I/O设备的利

6、用率，方便用户使用I/O设备。8.1I/O管理的概念8.1.3I/O管理功能1.状态跟踪设备控制块是存放设备管理和控制信息的数据结构。系统通过设备控制块掌握设备的状态。2.设备存取在多用户环境中，系统必须决定一种策略，以确定谁将取得一台设备、使用多长时间，何时存取设备。3.设备分配在多用户的环境下，负责设备的分配和回收。4.设备控制设备控制包括设备的驱动、完成和故障中断处理。8.1I/O管理的概念8.1.4设备独立性一、设备独立性的概念设备独立性是指用户在编程序时所使用的设备与实际设备无关。用户程序中只使用逻辑设

7、备名。两类设备独立性：1.一个程序应独立于分配给它的某类设备的具体设备。即在用户程序中只指明I/O使用的设备类型即可。如在系统中配备了两台打印机，用户要打印时只要告诉系统要将信息送到打印机即可。2.程序要尽可能地与它使用的设备类型无关。即在用户程序中只要指出要输入或输出信息，至于信息I/O使用的设备不需用户指明。二、设备独立性的实现利用软通道、作业说明书等实现8.1I/O管理的概念8.1.4设备独立性三、设备独立性的优点1.方便用户编程2.使用程序运行不受具体的机器环境的限制3.便于程序移植8.1I/O管理的概念

8、8.1.5设备控制块一、设备控制块设备控制块是设备管理的数据结构，用来存放设备的管理和控制信息，每类设备有一个设备控制块。8.1I/O管理的概念8.1.5设备控制块二、设备转换表（设备开关表）设备开关表存放设备驱动和控制程序入口地址。8.2缓冲技术8.2.1概述CPU与各种外部设备的速度上的差异很大，设备与设备之间的速度的差异也很大。系统有时会产生大量的数据需要I/O，有