计算机操作系统 国家精品课程配套教材 庞丽萍 os8

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1、输入∕输出管理输入∕输出管理设备管理概述缓冲技术设备分配I/O控制Linux系统的设备驱动1输入∕输出管理——主要内容21.设备分类存储设备又称块设备，是存储信息的设备，如：磁盘、磁鼓。(以块为单位传输信息)输入输出设备又称字符设备，能将信息从计算机外部输入到机内，或反之，如：键盘、显示器、打印机。(以字符为单位传输信息)通信设备负责计算机之间的信息传输，如调制解调器、网卡等输入∕输出管理——设备管理概述32.设备管理的目标提高设备利用率合理分配设备提高设备与CPU、各外部设备之间的并行性方便用户的使用提供使用方便

2、且独立于设备的界面统一：对各种不同的设备提供一致的界面独立于设备：用户使用的设备与物理设备无关输入∕输出管理——设备管理概述43.设备管理功能状态跟踪动态地记录各种设备的状态设备分配与回收作业级——静态分配作业进入系统时进行分配，退出系统时收回全部资源。进程级——动态分配进程提出设备申请时进行分配，使用完毕后立即收回。设备控制实施设备驱动和中断处理的工作输入∕输出管理——设备管理概述54.设备独立性设备独立性概念什么是设备独立性所谓设备独立性是指，用户在编制程序时所使用的设备与实际使用的设备无关，也就是在用户程序中

3、仅使用逻辑设备名。逻辑设备名逻辑设备名，是用户自己指定的设备名(或设备号)，它是暂时的、可更改的。物理设备名物理设备名，是系统提供的设备的标准名称，它是永久的、不可更改的。输入∕输出管理——设备管理概述6两种类型的设备独立性一个程序独立于分配给它的某种类型的具体设备系统可以根据设备的使用情况，动态地分配给程序某类设备中的任一台物理设备，程序都能正确地执行。程序应尽可能与它所使用的I/O设备类型无关在输入(或输出)信息时，信息可以从不同类型的输入(或输出)设备上输入(或输出)，若要改变输入(或输出)设备的类型，程序只

4、需进行最少的修改。输入∕输出管理——设备管理概述7设备独立性的实现在高级语言中用软通道实现使用高级语言提供的指派语句，通过指派一个逻辑设备名(通道号)来定义一个设备或文件。如：fd=open(“/dev/lp”,mode)在批处理系统中，用联接说明语句来定义如：OUTPUT1=LPT在交互系统中，用指派命令来定义如：PDP系列机上的RT11系统ASSIGN设备物理名设备逻辑名输入∕输出管理——设备管理概述8设备独立性的优点方便用户改善设备利用率提高系统的可扩展性和可适应性4.设备控制块什么是设备控制块(DCB)系统

5、为每一台设备都配置了一个用来记录设备的硬件特性、连接和使用情况的一组数据，称为设备控制块。输入∕输出管理——设备管理概述9设备控制块的内容设备名设备属性指向命令转换表的指针在I/O总线上的设备地址设备状态当前用户进程指针I/O请求队列指针设备名设备的系统名，即设备的物理名。设备属性是描述设备现行状态的一组属性命令转换表转换表包含设备特定的I/O例程地址，不具备相应功能的设备在其例程地址上可以填“－1”输入∕输出管理——设备管理概述101.缓冲概念什么是缓冲缓冲是两种不同速度的设备之间传输信息时平滑传输过程的常用手段

6、。缓冲类别缓冲器缓冲器是用来暂时存放数据的一种存储装置，它容量较小，存取速度快。软件缓冲在I/O操作期间用来临时存放I/O数据的一块存储区域。输入∕输出管理——缓冲技术11为什么要引入缓冲处理数据流的生产者与消费者间的速度差异如：从调制解调器收到一个文件，并保存到硬盘上。协调传输数据大小不一致的设备如：在计算机网络中用来处理消息的分段和重组。应用程序的拷贝语义如：操作系统为保证系统调用write的正确语义(应用程序要写入磁盘的数据就是write系统调用发生时的版本)。方法：在系统调用返回前将应用程序缓冲区复制到内核

7、缓冲区。输入∕输出管理——缓冲技术122.利用缓冲技术如何进行I/O操作进程活动期间，请求从某字符设备读入数据进程请求从输入设备进行读操作的图示输入∕输出管理——缓冲技术输入设备BUF进程①②③②与③需要同步13进程请求从输入设备进行读操作的步骤当用户要求在某个设备上进行读操作时，首先从系统中获得一个空的缓冲区①；将一个物理记录送到缓冲区中②；当用户请求这些数据时，系统将依据逻辑记录特性从缓冲区中提取并发送到用户进程存储区中③；当缓冲区空而进程又要从中取用数据时该进程被迫等待。此时，操作系统需要重新送数据填满缓

8、冲区，进程才能从中取数据继续运行。要注意操作②与操作③的同步关系输入∕输出管理——缓冲技术14进程活动期间，请求从输出设备输出数据进程请求从输出设备进行写操作的图示输入∕输出管理——缓冲技术②与③需要同步①②③输出设备BUF进程15进程请求从输出设备进行写操作的步骤当用户要求进行写操作时，首先从系统中获得一个空的缓冲区①；将一个逻辑记录从进程存储区传送到