软件技术基础19--os设备管理

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1、软件技术基础设备管理制作主讲段景山2操作系统内容概要操作系统概述和基本原理操作系统的几大基本的管理功能处理机管理存储器管理设备管理文件管理作业管理设备管理的基本概念设备的分配第二篇操作系统设备的驱动第七章设备管理设备数据传送方式缓冲技术假脱机技术I/O系统7.1I/O系统7.1.1I/O系统的结构7.1.2I/O设备分类7.1.3设备管理的功能7.1.4设备控制器7.1.5I/O通道（1）微机I/O系统的结构共享总线，设备与CPU之间要通过设备控制器基于总线结构的I/O系统CPU存储器高速I/O设备总线低速I/O设备设备控制器设备控制器基于主存和通道的I/O系统CPU主存通道通道通道通道某I/

2、O设备磁盘磁带通信设备主存可同时进行控制（2）主机I/O系统结构通道与CPU共享主存通道代替CPU完成与设备控制器的通信I/O设备分类7.1.2I/O设备分类按传输速度按信息交换单位按分配方式按工作特性I/O设备存储设备低速：键盘、鼠标中速：打印机高速：磁盘块设备：信息传输以块为单位字符设备：信息传输以字节为单位独占设备：打印机共享设备：磁盘虚拟设备：将独占设备虚拟为多台虚拟设备达到共享设备的目的设备管理的功能7.1.3设备管理的功能为用户提供简单一致的方式访问各种I/O设备的能力1）进行设备分配——设备分配程序按设备类型和系统分配策略进行设备分配与回收2、实现真正I/O操作——设备驱动程序向

3、用户提供统一的接口——屏蔽I/O操作的细节实现设备驱动——真正的I/O操作实现虚拟设备管理3、实现其它功能——缓冲区管理用缓冲区提供CPU与I/O设备的速度匹配设备管理控制器7.1.4设备控制器1）什么是设备控制器位于CPU与设备之间，接收CPU下达的输入、输出命令并控制具体设备实现操作。接口：位于CPU与设备之间解脱：将CPU从I/O控制中解脱可编址：一个控制器可控制一个或多个设备接口卡：存在形式，如声卡、显卡等字符与块控制：I/O控制，数据传递方式设备控制器的功能2）设备控制器功能接收和识别命令地址识别命令接收命令识别数据交换数据暂存、缓冲数传速率匹配监测设备状态CPU下达控制命令地址识别

4、out10H，110H11H命令接收命令识别弹出光盘光盘就绪产生中断信号通知CPU11设备控制器的接口3）设备控制器的接口数据接口传递数据控制接口传递控制命令或控制信号状态接口传递设备状态信号设备控制器的组成4）设备控制器组成控制器与CPU的接口单元控制器与设备接口单元I/O逻辑单元实现控制功能：命令识别，状态处理数据线数据寄存器地址线I/O逻辑控制线控制器与设备接口控制器与设备接口数据信号控制信号状态信号数据信号控制信号状态信号通道7.1.5I/O通道引入将CPU进一步从低速复杂的I/O操作中解脱出来通道：是一种特殊的处理机，具有执行I/O指令的能力。通道通过执行通道程序来控制I/O操作主机

5、具有一个或多个通道，通道和CPU都共享一个主存一个通道可管理一个或多个设备控制器，进而管理一个或多个设备通道一个通道可管理一个或多个设备控制器，进而管理一个或多个设备通道设备控制器设备控制器设备设备设备通道设备控制器设备设备主存CPUOPPR数量地址031OP:操作码，读、写、控制P:通道程序结束标志R:纪录结束标志C0004R011000200W01401200w113001240RWC例：磁带反卷从通道中读入1000个字节到内存200起始处向通道写出40字节，数据块起始于内存1200向通道写出300字节，数据块起始于内存1240通道程序指令结构通道程序通道工作原理通道工作基本原理CPU只需

6、向通道发出一条指令，通道便从内存中取出本次执行的通道程序，并执行。通道程序可以包含多次输入、输出，是一个相对完整的过程通道把CPU从繁杂的I/O任务中解脱出来通道之间可以并行执行，系统I/O效率得到提高通道的类型通道类型字节多路通道以字节为单位传送数据以“分时”方式服务于多个I/O设备——多路数据传送速率低数组选择通道以数组为单位传送数据设备独占通道数据传送速率高，通道利用率低通道的类型通道的类型数组多路通道以数组为单位分时服务于多个设备数据传送速率高，通道利用率高19单通路与多通路系统单通路与多通路系统单通路：树型结构，从通道到设备只有一条通路单通路：从设备到通道有多条通路通道设备控制器设备

7、控制器设备设备设备通道通道设备控制器设备控制器设备设备通道设备I/O控制方式7.2I/O控制方式程序控制I/O方式中断控制I/O方式DMA方式通道控制方式类比假设你捐助一名失学儿童，你会怎样与她/他沟通？程序控制I/O方式7.2.1程序控制I/O方式（轮询）由程序循环测试控制器的状态启动数据接收有数据接收？否是启动数据发送数据发送完毕？否是忙等中断控制方式与DMA方式CPU总线I/O设备内存中断C