第19讲 设备管理之IO系统

《第19讲 设备管理之IO系统》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、第十九讲设备管理之I/O系统设备管理的对象主要是I/O设备。设备管理的基本任务是完成用户提出的I/O请求，提高I/O速率以及改善I/O设备的利用率。设备管理的主要功能有缓冲区管理、设备分配、设备处理、虚拟设备及设备独立性等。1I/O系统I/O系统：用于实现数据输入、输出及数据存储的系统。在I/O系统中除了需要直接用于I/O和存储信息的设备外，还需要有相应的设备控制器和高速总线。在有的大、中型计算机系统中，还配置了I/O通道和I/O处理机。因此，我们在I/O系统中，主要了解I/O设备、设备控制器、I/O通

2、道、总线系统。1.1I/O设备1.1.1I/O设备类型1．按设备的从属关系分类(1)系统设备(2)用户设备系统设备：在OS生成时就已登记在系统中的标准设备，如键盘、显示器、打印机等。用户设备：在OS生成时未登记在系统中的非标准设备，如鼠标、绘图仪、扫描仪等。2．按信息交换的单位分类(1)字符设备(2)块设备块设备：信息交换的基本单位为字符块，属于有结构设备，块大小一般为512B---4KB，典型的有：磁盘、磁带等。字符设备：信息交换的基本单位为字符，典型的有：键盘、打印机和显示器等3．按设备的共享属性分

3、类(1)独占设备(2)共享设备(3)虚拟设备独享/独占设备：在一段时间只允许一个用户进程访问的设备。多数低速设备属此类，打印机就典型的独享设备。共享设备：在一段时间只允许多个用户进程同时访问的设备。磁盘就典型的共享设备。虚拟设备：指通过虚拟技术将一台独占设备变换为若干台逻辑设备，供若干个用户进程同时使用，通常把这种经过虚拟技术处理后的设备称为虚拟设备。4．按设备的传输速率分类(1)低速设备(2)中速设备(3)高速设备低速设备：传输速率仅为每秒钟几个字节至数百个字节的设备。典型的有：键盘、鼠标、语音的输入

4、/输出等。中速设备：传输速率仅为每秒钟数千个字节至数数万个字节的设备。有：打印机等。高速设备：传输速率仅为每秒钟数百千个字节至数十兆字节的设备。典型的有：磁盘机、磁带机、光盘机等。1.1.2设备与控制器之间的接口三种信号线：数据信号线、控制信号线、状态信号线。（1）数据信号：双向，有缓存。在设备和设备控制器之间传送数据信号。（2）控制信号：控制器发给设备；要求其完成相关操作。传送控制信号。（3）状态信号：设备发给控制器，传送指示设备当前状态信号。如：正在读/写。1.1设备控制器1.1.1概念及其作用概念

5、：是处于CPU与I/O设备之间的接口，接收CPU发来的命令，并控制I/O设备工作，是一个可编址设备。作用：职责是控制一个或多个I/O设备。使处理机从繁重的设备控制事务中解脱出来。当仅控制一个设备时，只有一个唯一的设备地址；当连接多个设备时，则有多个设备地址，每个设备地址对应一个设备。1.1.2设备控制器基本功能看课本P1461接收和识别命令2数据交换3标识和报告设备的状态4地址识别5数据缓冲6差错控制1.2.3设备控制器组成1.设备控制器与处理机的接口该接口用于实现CPU与设备控制器之间的通信。共有三类

6、信号线：数据线、地址线和控制线。2.设备控制器与设备的接口在控制器中有一个或多个设备接口，一个接口连接一个设备。在每个接口中都存在数据、控制和状态三种类型的信号。3.I/O逻辑用于实现对设备的控制。I/O逻辑对来自CPU的命令和地址进行译码，之后根据所译出的命令对所选的设备进行控制。设备控制器组成如下图：数据寄存器控制、状态寄存器I/O逻辑控制器与设备接口1控制器与设备接口iCPU与控制器接口控制器与设备接口数据线地址线控制线数据状态控制数据状态控制......1.3I/O通道1.3.1引入1为什么引入

7、I/O通道？尽管有了设备控制器，已能大大减少CPU对I/O的干预，但当主机的外设很多时，CPU的负担仍然很重。为此又在CPU和设备控制器之间增设了通道。其主要目的是为了建立独立的I/O操作，去解放CPU。在设置通道后，CPU只需向通道发送一条I/O指令。通道完成任务后向CPU发中断信号。解脱CPU对I/O外部设备的工作负担。CPU只需发送I/O命令给通道，通道通过调用内存中的相应通道程序完成任务。操作，去解放CPU。1概念I/O通道是一种特殊的处理机。与一般处理机不同于两方面：u指令类型只限于I/O操作

8、；u通道没有内存，它与CPU共享内存。硬件连接如下图：1.3.2通道类型1字节多路通道（ByteMultiplexorChannel）各子通道以时间片轮转方式共享通道，以字节方式传送数据。适用于低、中速设备。1)有一个主通道。2)含有多个子通道A、B、C……3)每子通道通过一控制器与一台中/低速的I/O设备相连，可同时并行向主通道传数据。4)各子通道以时间片轮转方式按字节交叉使用主通道。2数组选择通道（BlockSelectorChanne