操作系统-设备管理节选

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1、第八章输入/输出管理1.输入输出管理2.数据传送控制方式3.缓冲技术4.设备分配5.磁盘设备管理6.Spooling系统设备管理的目标提高系统资源利用率方便用户使用在多道程序环境中，设备管理重点放在：设备的有效使用让用户方便使用设备设备和CPU的并行工作设备管理的任务和功能基本任务：按照用户的要求来控制设备操作，对外部设备进行管理，是操作系统中最具多样性、复杂性的部分。主要任务：★按照用户的要求控制I／O设备工作，完成用户所希望的I／O操作★按照一定的算法把I／O设备分配给对该设备提出请求的进程★充分有效地使用I／O设备I/O管理功能1.状态

2、跟踪设备控制块是存放设备管理和控制信息的数据结构，动态的记录各种设备的状态。2.制订设备分配策略决定设备分配策略，以确定谁、何时使用设备，使用多长时间。3.设备分配与回收作业级——静态分配进程级——动态分配4.设备控制实施设备驱动和中断处理的工作。设备控制包括设备的驱动、完成和故障中断处理。设备分类按使用特性分类：存储设备输入输出设备终端设备脱机设备按从属关系分类：系统设备用户设备按信息组织方式分类：块设备字符设备按设备的从属关系分类■系统设备操作系统时，就已经登记过的各种标准设备，如：键盘，显示器，打印机■用户设备系统设备之外的非标准设备

3、，安装时，需要装驱动程序，如：绘图仪，扫描仪★按操作特性分类■输入/输出设备：向主机输入信息和输出主机信息的设备。如：键盘，显示器■存储设备：计算机中用来存放各种信息的载体，如：磁盘，磁带，磁鼓★按设备共享属性分类■独享设备：该类设备一旦分配给某进程，直到该进程结束之后才能释放设备■共享设备：在一段时间内允许多个进程访问的设备，如：磁盘■虚拟设备：通过虚拟技术，将独享设备变换为若干台逻辑设备，供若干个进程同时使用设备独立性1.设备独立性的概念（1）逻辑设备名逻辑设备名是用户自己定义的设备名（或设备号）。它是暂时的，可更改的。（2）物理设备名物

4、理设备名是系统提供的设备的标准名称，它是永久的、不可更改的。（3）设备独立性设备独立性是指用户在编程序时所使用的设备与实际设备无关。也就是在用户程序中可使用逻辑设备名。3.设备独立性的优点方便用户编程提高系统资源的利用率使用程序运行不受具体的机器环境的限制。提高系统的可扩展性和可适应性外部设备在中央处理机的控制下完成工作。？中央处理机做多少工作？？外部设备做多少工作？决定CPUI/O设备并行能力2.数据传送控制方式计算机系统的输入/输出，实质是进行数据的输入/输出，即数据的传输。数据传输：I/O设备←→内存I/O设备←→CPU数据传送控制方式

5、系统总线CPU内存磁盘控制器打印机控制器HD打印机…微机的I/O设备通过总线与CPU连接设备控制器通过自己内部的寄存器与CPU通信一设备控制器I/O设备一般由机械部分与电子部分构成，把这两部分分开处理，通过接插件、电缆相连。机械部分即设备本身电子部分即设备控制器（适配器、接口卡）每种I/O设备都要通过设备控制器与CPU相连。设备控制器是CPU与I/O设备间的接口，处于CPU与外设之间。2数据传送控制方式什么是数据传送控制方式：数据传送控制方式是指如何控制设备与内存之间的数据传输过程的方式。17设备控制器在微型机和小型机中的控制器，常做成印刷电

6、路卡形式，因而也成接口卡，可将它插入计算机(插槽中)。设备控制器是计算机中的一个实体，其主要职责是控制一个或多个(同类)I/O设备，以实现I/O设备和计算机之间的数据交换。它是CPU和I/O设备之间的接口，它接收从CPU发来的命令，并去控制I/O设备工作，以使处理机从繁杂的设备控制事务中解脱出来。程序（CPU）直接控制方式（“被动式”）中断驱动方式（“主动式”）DMA控制方式（基于中断的主动型）通道控制方式（基于中断的主动型）数据传输控制方式的发展过程程序直接控制方式：早期采用“被动式”，控制器设置一个完成标志，等待CPU来查询由CPU直接控

7、制内存和外围设备之间的信息传送。I/O操作由程序发起，并等待操作完成。数据的每次读写通过CPU控制，包括发送读写命令、循环测试设备状态、传输数据。接下页（b）接收到Start命令做接收或发送数据准备等待CPU来的下条命令标志触发器置“Done”执行下条命令开始数据传送等待发Start命令准备完毕？设备标志触发器为“Done”外围设备（a）否是CPU是否程序直接控制方式图示接下页程序直接控制方式优缺点返回优点：控制简单。缺点：1）CPU和外围设备只能串行工作。2）CPU在一段时间内只能和一台外围设备交换数据信息，从而不能实现设备之间的并行工作。

8、3）由于程序直接控制方式依靠测试设备标志触发器的状态位来控制数据传送，因此无法发现和处理由于设备或其他硬件产生的错误。适合：专用控制系统；外设较少、CPU速度较慢的