计算机操作系统考研讲义(5)

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1、第5章输入输出设备管理本章是操作系统的第四大功能，属于对硬件的管理。主要内容有：外部设备的分类及安装、输入输出设备的分配算法、外部设备和CPU之间的数据传送控制方式（程序直接控制方式、中断控制方式、DMA方式和通道方式）和设备驱动程序等。5．1概述5．1．1设备管理的任务与功能1．设备管理的任务（1）按用户需求提出的要求接入外部设备；（2）尽量提高输入输出设备的利用率。如，发挥主机与外设以及外设之间的真正并行工作能力。2．设备管理的功能（1）分配设备按设备的不同类型和操作系统选用的算法分配，包括分配相应的通道、设备控制器以及对未分

2、配的任务或作业进行排队等。（2）控制和实现真正的输入输出并行操作包括通道程序控制、启动设备、及时响应及处理中断讯号等。（3）对输入输出缓冲区进行管理如：逻辑名的管理，多个缓冲区的分时及串并行操作，同类多个外部设备的均衡工作。（4）在一些较大系统中实现虚拟设备技术。5．1．2发展历史计算机的基本输入输出设备的发展共经过了三代（1）第一代：键盘和打印机；（2）第二代：鼠标和调制解调器；（3）第三代：手写笔和扫描仪等。5．1．2外部设备的分类在现代计算机系统中，除了CPU和内存（也叫主存储器）外，其它大部分硬件设备都可统称为外部设备。其

3、中包括常用的输入输出设备、外存设备和终端设备等，还包括将外设和主机连接起来的通道（channel）和控制器（controller）。在计算机系统中，从不同角度将设备划分成不同的类型加以管理和调度，归类后简化了设备管理程序，管理工作的关键之一是“分类”和“记录”。1．按用户和用户分类（1）系统设备（一般是标准设备）在操作系统的安装时可由用户在安装（install）、设置（setup更多免费资料下载请进：http://share.yoao.com中国最大的免费课件资料库）或生成（generation）时选择。登记在系统中的标准配置，属

4、于系统的基本配置。如显示器、键盘、鼠标器、光盘驱动器、调制解调器和打印机等。（2）用户设备（一般为非标准设备）在系统生成或摄制是未能登录的非标准设备，通常由用户按需要外加，但需了解操作系统的设备接口设计规程，以便让操作系统对其实施统一的管理和控制。如：实时控制中经常用到的A/D，D/A转换器、图像处理系统中的图像输入输出设备等。2．按输入输出传送方式分类（UNIX或Linux操作系统）（1）字符设备（characterdevice）这类设备以字符为单位进行输入输出设备，如终端显示设备和打印机等，在UNIX系统下，用ls–l/dev

5、列目录时，屏幕显示的第一个字符为c。（2）块设备（blockdevice）这类设备是以字符块为单位进行输入输出的设备，在不同的操作系统或同一操作系统的不同版本中，块的大小是不一样的，但在同一操作系统中，块一旦选定，其大小是固定的。一般有512b、1024b或4096b，在UNIX操作系统中，用ls–l/dev列目录时，第一字符为b。3．按资源特点分类（1）独享设备（monopolizedevice,independentdevice）所谓独享是指这类设备要以用户作业或任务为单位分配，在该用户作业或任务未完成或退出之前，此设备不能分

6、配作其它用。如：打印机、磁带机等。所有字符型设备原则上都是独享设备。（2）共享设备（sharingdevice）所谓共享，是指多个用户作业、多个任务或多个进程可以同时从这些设备上存取信息，而这里的同时存取实际上是指可以交替地从设备上存取信息。如：软磁盘、应磁盘、光盘等。（3）虚拟设备（virtualdevice）通过某种软件技术将独享设备改造成多台同类型独享设备或共享设备。如：通过SPOOLing技术可以使一台打印机虚拟成多台打印机。4．按设备硬件物理特性分类（1）顺序存取设备（sequentialaccessdevice）存取时

7、间与物理上当前位置有关，例如：磁带。（2）直接存取设备（directaccessdevice）存取时间与物理上的当前位置关系不大，例如：磁盘。5．按设备使用分类更多免费资料下载请进：http://share.yoao.com中国最大的免费课件资料库（1）物理设备（physicaldevice）一般由操作系统分类命名。如dos中的CON、PRN、LPT、COM等。（2）逻辑设备（logicaldevice）用户可以重新命名的设备。（3）伪设备（pseudodevice）泛指具有特定用途的逻辑设备，如模拟的空设备，可以在内存或外存上临

8、时开辟一个区域，充当一个“设备”用。在dos中，NUL就是一个逻辑空设备。如COPYNULfilename相当于将filename删除。5．1．4设备I/O方式1．询问（query）：实时系统中必须采用，在一般系统中也广泛使用，但系统开销较大，每次