操作系统课件第10章-io设备管理-教案提纲

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1、第10章设备管理10.1设备管理概述10.2输入/输出控制方式10.3中断技术10.4缓冲技术10.5设备分配10.6设备处理第10章设备管理设备管理是操作系统的重要组成部分。同其他管理来说，该部分内容比较复杂凌乱。因为设备种类繁多，各自有着不同的特点，所以很难制定一个通用的、规范的管理方法。设备管理的方法主要有3种：（1）操作系统直接操纵设备的运行，例如直接程序控制、中断方式控制；（2）操作系统间接操纵设备的运行，例如DMA和通道方式；（3）操作系统通过使用设备驱动程序，将设备管理工作通过任务（进程）的形式來体现。OS只需制定标准，将具体操纵设

2、备的程序交给不同的制造商去开发。10.1设备管理概述10.1.1设备分类计算机中所说的设备是指外围设备。由于设备都具有输入/输出数据的功能和特性，因此又称输入/输出设备，或I/O设备。从不同的角度出发，可以将I/O设备分成不同的类型。1.按设备的从属关系分类（1）系统设备：操作系统牛成时己经登记在系统中的标准设备。例如：键盘、显示器、磁盘驱动器、接在标准并口的打印机等。这些设备一般属于标准设备，操作系统可以自动识别。（2）用户设备：系统设备以外的、由用户提供的其他设备。例如：数码相机、摄像头、视频卡、MODEM、绘图仪等。使用时用户必须安装它们的

3、驱动程序，操作系统才会识別。2.按设备用途分类（1）存储设备：用来存放各种信息，主要指存放大容量、永久性信息的设备。特指外存。例如：磁盘、磁带、光盘等。（2）1/O设备：为CPU输入信息，或将CPU计算加工过的信息输出的设备。例如：输入设备一一键盘、鼠标、扫描仪、摄像头等；输出设备一一显示器、打印机、绘图仪、投影机等。3.按设备分配方式分类（1）独享设备：一旦分配给某个用户（进程）后，其他用户（进程）不能使用，正常情况下直到该用户（进程）释放。例如：打印机、扫描仪等。此类设备多为低速设备。（2）共享设备：运行多个用户（进程）同时使用的设备。例如：

4、磁盘、光盘等。此类设备多为高速、可直接存取设备。(3)虚拟设备：通过一定的辅助设备和控制程序，可以将某些独享设备模拟称为共享设备。例如：SPOOLING技术支持下的共享的打印机。1.按信息交换单位分类(1)字符设备：这种设备处理信息的基本单位是字符。例如：键盘、打印机、字符显示器等。(2)块设备：这种设备处理信息的基本单位是信息块，般为512B〜4KB。例如：磁盘、磁带、光盘、图形显示器等。2.按信息传输速度分类(1)低速设备：由于低速机械运动较多或人工干预过多致使设备工作速度较低的设备。例如：键盘、鼠标、打印机、扫描仪、绘图仪、磁带机等。(2)

5、高速设备：无机械运动或机械运动速度较高且人工干预较少的设备。例如：磁盘、光盘、网卡、MODEM等。TypicalI/ODeviceDataRates10.1.2设备控制器与I/O通道从硬件角度来看，CPU不直接同外部设备打交道，而是通过“中间硬件”进行，即设备控制器和I/O通道。1.设备控制器设备控制器处于CPU与I/O设备之间。它接收CPU发来的指令，并去控制I/O设备工作；之后可以将I/O设备工作状态或输入的数据传送给CPUo设备控制器CPU「控制寄存器设备地址1—L:设备地址2:粉数据寄存器…:=控制信号设备地址n—=：（中断等）1设备1设

6、备nCPU、设备控制器与设备之间关系2.I/O通道在一般计算机系统屮，通道指专门用于负责I/O工作的处理机。它有自己的指令系统，当然较CPU指令系统简单得多，只包含：数据传送指令、设备控制指令等。I/O通道工作时执行的程序称为通道程序，时由CPU启动通道时给定的。10.1.3设备管理的任务和功能设备管理的基本任务是按照用户的要求来控制外部输入输出设备的工作，完成用户所希望的输入输出操作。它的任务和功能如下：（1）负责登记系统中所有设备，并跟踪登记这些设备的使用情况和状态。这部分程序称为输入输出控制程序。Windows系统中采用注册表的方法实现设备

7、的登记。（2）提供和实现方便的用户界面，按用户的要求自动启动具体设备进行数据传输操作，并H处理设备的中断。这部分程序称为设备管理程序。（3）进行设备的分配，即按一定的算法在总数多于输入输出设备数的进程直接调度和分配设备。这部分程序称为输入输出调度程序。（4）采用各种技术提供设备的正确和安全使用，提供设备保护。在多任务和多用户环境下，负责设备使用的协调，避免冲突的出现。（5）提高设备的利用率和系统效率，即尽量做到各种设备的数据传输与CPU运行能够高度重叠，使各设备充分地并行工作。（6）确保设备的有效性和均衡性，即采用缓冲技术及SPOOLINTG技术

8、解决输入输出操作中的“瓶颈”问题。确保设备有效工作和均衡工作。10.2输入/输出控制方式设备管理的主要任务之一是控制设备和内存或CPU之