《设备与IO管理》PPT课件

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1、第八章设备与I/O管理设备及其分类设备的物理特性IO传输方式（查询、中断、通道、DMA）设备分配与去配设备驱动设备调度缓冲技术输入输出进程RAID技术虚拟设备8.1设备及其分类用途存储型设备磁盘，磁带，光盘IO型设备扫描仪，打印机，mouse，keyboard，monitor，网络设备网卡，交换机，etc.8.1设备及其分类管理共享型设备（块型）多个进程的IO操作以块为单位可以交叉独占型设备（块型）多个进程的IO操作以块为单位不宜交叉独占型设备（字符型）多个进程的IO操作以字符为单位不能交叉IO设备的物理特性传输一字节发生一次中断

2、存储设备的物理特性磁带的物理特性头标信息块信息块信息块…………….尾标间隙操作：反绕，正向查找，反向查找，读，写，…地址：一维文件：顺序结构（一个文件占若干连续块）8.2设备的物理特性...磁盘组的物理特性......……盘面0盘面1盘面2盘面m-1扇区1扇区0扇区n-1柱面0柱面l-1…...引臂柱面号i盘面号j扇区号k块号b（一维地址）（三维地址）编址方法：使相邻块物理上最近例子：l=2;m=3;n=3柱面号：000000000111111111盘面号：000111222000111222扇区号：012012012012012

3、012块号：01234567891011121314151617三维地址一维地址：b=imn+jn+k一维地址三维地址：i=b(mn)j=bmod(mn)nk=bmod(mn)modn未考虑读写延迟的扇区编号：扇区0扇区7扇区6扇区5扇区4扇区3扇区2扇区1扇区0扇区7扇区3扇区6扇区2扇区5扇区1扇区4考虑读写延迟的扇区编号(单交错)：扇区0扇区5扇区2扇区7扇区4扇区1扇区6扇区3考虑读写延迟的扇区编号(双交错)：光盘的物理特性:读取原理:pit/land螺旋线,22188圈(展开5.6km),内侧转速:5

4、30转/分;外侧转速:200转/分(密度均匀,读取速度均匀)………DataECCP14个bit构成一个symble42个symble构成一个frame98个frame构成一个sectorSector2352bytes588bits的frame各包含24字节Preamble:16bytes,前12bytes为:00FFFFFFFFFFFFFFFFFFFF00后随3bytes扇区编号,最后字节为mode2048字节288字节8.3I/O传输方式IO操作演变历史程序查询方式(programmedIO)(polling)CPUandDev

5、icecannotworkinparallel中断方式(interrupt)CPUanddevicecanworkinparallel,toomanyinterruptsforCPU通道方式(channel)specialprocessorfordealingwithiooperations直接内存方式(DMA)DMAcontrollerinchargeofblockio8.3.1程序控制查询方式CPU启动设备完成FT缺点:处理机与设备串行工作;消耗大量处理机时间.8.3.2中断驱动方式CPU计算启动设备计算…计算中断处理计算设备

6、:工作特点:CPU与设备并行工作设备多时对CPU打扰多8.3.3DMA方式③数据传输CPUDMA控制器内存地址计数控制缓冲磁盘⑤中断②DMA请求总线磁盘控制器④回答①DMA编程8.3.3DMA方式.①CPU通过设置DMA控制器实现DMA编程，同时启动磁盘控制器由磁盘读入数据至内部缓冲区并进行和校验；②DMA控制器向磁盘控制器发出读请求，并将内存地址放在地址总线上；③磁盘控制器将字节传到内存指定单元；④磁盘控制器向DMA控制器发送回答；⑤DMA控制器将内部地址寄存器加1同时将记数减1，重复上述过程直至计数值为0，此时DMA控制器向C

7、PU发出中断信号.8.3.4通道方式通道负责IO操作的处理机指令系统基本操作：读、写、控制、转移、结束指令格式：（操作码，传输量，特征位，地址）运控部件CAW，CCW，CSW，CDW存储区域（与CPU共用内存,通道内有缓冲区）通道程序，IO数据（channeldoeshaveitsbuffers）通道程序执行过程：按CAW取通道命令CCW（CAW）+1CAW是通道结束命令执行此命令F向CPU发中断一个通道程序可以控制若干设备进行多次IO传输。T通道类型字节多路通道(bytemultiplexerchannel)多个非分配型子通

8、道，连接低速外围设备数组选择通道(blockselectorchannel)一个分配型子通道，连接多台高速设备数组多路通道(blockmultiplexerchannel)多个非分配型子通道，连接多台高速设备设备、通道、内存连接选择通道磁盘字节多路