《IO设备管理》PPT课件

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1、第7章I/O设备管理清华大学本章知识点：7.1I/O系统硬件7.2I/O软件7.3磁盘调度7.4系统举例17.1I/O系统硬件在计算机系统中，使用了许多I/O设备，它们的特点和操作方式不完全一样。但是，所有的I/O设备都是通过设备管理程序来管理的。设备管理是计算机操作系统中最繁杂且与硬件紧密相关的部分。要把大量的I/O设备精减成一个单一模块的I/O系统，必须全面地适应已有设备的需求，这些设备包括从简单的鼠标到键盘、打印机、图形显示终端、硬盘驱动器、CD-ROM驱动器，以至于网络等，同时也必须考虑到未来的存储和输入/

2、输出技术的发展。27.1.1I/O设备计算机所管理的I/O外部设备按输入输出对象的不同可以分为以下3类：①用户可读设备，用于用户与计算机通信。②机器可读设备，用于电子装置与计算机通信。③通信设备，用于与远程设备通信。37.1.1I/O设备所有这些设备其属性和类别有很大的区别，其主要的区别在于：①数据传输速度。②应用。③控制的复杂性。④信息组织方式。⑤数据描述。⑥错误条件。47.1.2设备控制器I/O设备一般由机械和电子两部分组成，通常将这两部分分开处理，以提供更加模块化、更加通用的设计。电子部分称作设备控制器或适配器

3、(DeviceController或Adapter)。机械部分就是设备本身，控制器通过电缆与设备内部相连。57.1.2设备控制器设备控制器的主要作用有：①接收和识别CPU发来的多种不同命令；②实现CPU与控制之间、控制器和设备之间的数据交换；③记录和报告设备的状态。④地址识别。识别控制器控制的每个设备的地址。67.1.2设备控制器设备控制器的组成：77.1.3I/O技术1.I/O技术简介目前，操作系统中的I/O技术大致有以下3种：(1)程序I/O(2)中断驱动I/O(3)直接存储器存储(DMA)87.1.3I/O技术

4、随着计算机系统的发展，单个部件也越来越复杂。最明显的例子就是I/O技术的发展。①处理器直接控制边缘设备。②增加一个控制器或I/O模块。③使用了如阶段②的设置，但增加了中断。④I/O模块通过DMA直接控制内存。⑤I/O模块由一个单独处理器处理，有专门用于I/O的指令集。⑥I/O模块有本地存储器，事实上，有其自己的计算机。97.1.3I/O技术2.DMADMA是一种优于中断方式的I/O控制方式，其特点为：数据传输的基本单位是数据块，即CPU与I/O设备之间，每次至少传送一个数据块；所传送的数据是从设备直接送入内存的，或者

5、相反；仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时，向CPU发中断信号，请求CPU干预，整块数据的传送是在控制器的控制下完成的。107.1.3I/O技术DMA控制器组成：117.1.3I/O技术3.I/O通道计算机中设计了一个专门负责外设I/O的处理器，置于CPU和设备控制器之间，称这个I/O处理器为I/O通道。设计目的是：建立独立的I/O操作，使数据的传送独立于CPU，并尽量使有关I/O操作的组织、管理及结束也独立，以保证CPU有更多时间进行数据处理。127.1.3I/O技术I/O通道是DMA方式的发展，它的程序是由通道

6、指令组成的，称为通道程序。I/O处理器和CPU共享主存储器。在微型计算机中，其I/O处理器并不完全具有前述I/O通道的所有功能，因此，就称为I/O处理器。137.1.3I/O技术在大型计算机中常有多个I/O通道，而在一般的微型计算机中则可以配置1--2个I/O处理器(或更多)。这些I/O处理器和中央处理器共享主存储器和总线(微型机中采用总线结构)，在大型机中就可能出现几条通道和中央处理器同时争相访问主存储器的情况。为此给通道和中央处理器规定了不同的优先次序。147.1.3I/O技术通道通过执行通道程序，并与设备控制器

7、一起共同实现对I/O设备的控制。通道程序是由一系列的通道指令(或称为通道命令)所构成。通道指令和一般的机器指令不同，在它的每条指令中通常包含下列信息：操作码，内存地址，计数，通道程序结束位P，记录结束标志R。157.1.3I/O技术一般I/O通道有3种类型：(1)字节多路通道(2)数组选择通道(3)数组多路通道I/O通道方式的发展，既可进一步减少CPU的干预，又可实现CPU、通道和I/O设备3者的并行工作，从而更有效地提高了整个系统的资源利用率。167.2I/O软件I/O软件的总体目标是，按分层的思想构造软件，较低层

8、的软件要使较高层的软件独立于硬件，较高层的软件则要向用户提供一个友好、规范、清晰的界面。I/O软件设计的具体目标是：①设备独立性。②统一命名。③同步/异步传输。④出错处理。⑤设备共享与独占。177.2I/O软件根据I/O软件的设计目标，将I/O软件组织成以下4个层次：(1)中断处理程序;(2)设备驱动程序;(3)与设备无关的操作系统软件;(4)