操作系统原理及应用（Windows Server 2003） 王红 OS04设备管理

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1、第4章设备管理●设备管理是指计算机系统中除了CPU和内存以外的其它所有设备的管理。●除了进行实际I/O操作的设备之外，也包括了诸如设备控制器、DMA控制器、中断控制器、I/O处理机等支持设备。●在实际使用过程中，外围设备的种类繁多，功能各异，管理复杂。如何有效而又方便地使用这些设备是设备管理的重要任务。●设备管理是操作系统的重要和基本的组成部分，对设备管理的好坏，直接影响系统的效率。2021/9/294.1.设备管理概述4.2.I/O控制方式4.3.缓冲技术4.4.设备分配4.5.WINDOWS2003Server的I/O系统4.6.本章小结2021/9/294．1．

2、1设备的分类计算机系统的外围设备包括：显示器、键盘、纸带阅读器、纸带穿孔机、打印机、磁带、磁盘、光盘、激光打印机、绘图仪、图形数字化仪、鼠标器、声音输入、声音输出设备以及办公自动化设备等等，种类相当繁多，可从不同的角度对它们进行分类。4.1设备管理概述2021/9/29系统设备：在操作系统生成时已登记于系统的标准设备，一般至少有键盘、显示器、打印机、磁盘或磁带设备等。用户设备：在系统生成时并没有登入系统的非标准设备，一般由用户提供设备及其处理程序，并通过适当的手段把它们纳入系统中，由系统实施管理。例如实时测控系统中的各种A/D、D/A转换器，图像处理系统中的图像设备，

3、CAD系统所需的专用设备等。1．设备的从属关系分类2021/9/29块设备：指以数据块为单位来组织和传送数据的设备，如磁盘、磁带等。字符设备：指以单个字符为单位来传送信息的设备，如终端、打印机等。2．设备中的数据组织方式分类2021/9/29存储设备：磁带、磁盘（软盘、硬盘）、光盘、其它（磁鼓等）。输入输出设备：键盘、打印机、显示器、图形输入输出设备、图像输入输出设备、绘图仪、声音输入输出设备、网卡、其它。终端设备：通用终端（会话型、批量型、智能型）、多用终端、虚终端。3．按设备的使用特性分类2021/9/29独占设备:这类设备在用户作业的整个运行期间必须为此用户所占

4、有，才能保证传送设备的连贯性。大多数低速I/O设备，如用户终端、打印机、纸带输入机等均属于这类设备。共享设备:这类设备通常指磁盘这类直接存取设备，很容易被多个用户所共享。实际上是几个进程或作业交替地对它们进行读写，而宏观上看是同时对它们进行访问。虚拟设备:在一类设备上模拟另一类设备，常用共享设备模拟独占设备，用高速设备模拟低速设备，被模拟的设备称为虚拟设备。4．按资源分配的角度分类2021/9/29为将慢速的独占设备改造成多个用户可共享的设备，以提高设备的利用率，可借助于假脱机技术（Spooling）。Spooling技术的基本思想是：当某作业或进程请求分配独占设备时

5、，系统就分配给它共享设备中的某一部分，使其与独占设备相关联。2021/9/29例如用磁盘中的某一部分代替打印机，程序欲打印输出的信息先写入磁盘的这部分存储空间中，适当的时候，例如打印机空闲时，再从盘中取出该信息交由打印机输出。这样，用户或进程是直接和磁盘打交道，而间接地使用打印机。由于磁盘的存取速度远高于打印机的打印速度，而且磁盘是可共享的，所以，对用户来说似乎有了一台高速的可共享的打印机。2021/9/29I/O系统的结构CPU磁盘控制器存储器打印机控制器其他控制器一、微型机I/O系统：总线结构磁盘驱动器打印机2021/9/29二、主机系统输入输出结构在一台通用的计

6、算机系统中，通过输入输出控制系统完成外围设备与主存储器之间的信息传送。各种外围设备连接在相应的设备控制器上，这些设备控制器又通过通道连接在公共的系统总线上。I/O系统共分为4级：最低级为I/O设备，次低级为设备控制器，次高级为I/O通道，最高级是主机。2021/9/292021/9/29三.设备控制器设备控制器是CPU与I/O设备的接口(1)作用：接收从CPU发来的命令，控制I/O设备工作。(2)功能：接收和识别命令数据交换设备状态的了解和报告地址识别2021/9/29I/O设备一般由机械与电子线路两部分组成。为了使设计模块化、具有通用性，也为了降低设备成本，通常总是

7、把这两部分分开：机械部称为设备本身，电子部分称为“设备控制器（或适配器）”。设备控制器上有供插接用的连接器，通过电缆与设备内部相连。由于设备控制器是电子设备，工作速度快，因此很多设备控制器可以连接2个、4个、甚至8个相同类型的设备。2021/9/29每种I/O设备都要通过一个控制器和CPU相连。例如软磁盘通过软盘控制器和CPU连接，打印机通过打印机控制器和CPU连接。控制器是通过自己内部的若干个寄存器与CPU进行通信的。有用作数据缓冲的数据寄存器；有用作保存设备状态信息供CPU对外部设备进行测试的状态寄存器；还有用来保存CPU发出的命令以及各种参数的