【精品】第5章设备管理

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1、第18次课教案操作系统课程计本081・4班级年月日章节名称笫5章设备管理教学目的与要求了解I/O系统和I/O控制方式，掌握缓冲技术和设备分配原则。教学内容5.1I/O系统5.2I/O控制方式5.3缓冲管理5.4I/O软件5.5设备分配重点I/O控制方式，缓冲技术难点I/O控制方式的比较作业自编5.1、5.2教具与挂图教学过程（组织与方法）讲解与举例第5章设备管理木章主要介绍设备独立性，计算机和设备的数据传送控制方式，设备的分配和磁盘驱动调度算法以及在设备管理小所涉及到的重要技术（缓冲技术、通道技术、Spooling技术

2、）。5.1设备管理概述操作系统中设备管理的关键是如何提高设备的利用率，即如何使得设备并行工作，主要体现在两方面：设备和cpu的并行，设备和设备Z间的并行，使系统中的各种设备尽可能地处于忙碌状态。操作系统的设备管理不仅仅是提高设备的利川率，还要方便用户使用。操作系统设备管理中通过屏蔽设备的物理特性，实现了设备独立性，使得用户对设备的使用与物理设备无关。计算机系统中的设备大多数属于独占设备，即要互斥的使用。而为了提高设备的利用率，对设备的分配一般要采用动态分配方式，这时操作系统使川虚拟设备技术对外部设备进行管理，使得既可以

3、动态分配，又不会产生死锁。一、设备分类在计算机系统屮的外设种类繁多、型号各异，性能、功能、价格相差甚多，下面从不同的角度对设备进行分类。1.按设备的使用特性分类⑴存储型设备，指的是以存储大量信息和快速检索为目标，它在系统屮作为主存储器的扩充，所以，又称为辅助存储器，如磁盘机、磁带机。⑵输入、输出型设备，输入指的是从外界向计算机传送信息，输出指的是计算机向外界传送信息。输入和输出设备使得计算机和外部世界可以进行信息交换，如显示器、卡片机、打印机等。2.按信息纽织分类⑴块设备，块指的是连续信息所组成的一个区域，块设备则是指

4、每次与内存交换进行信息交换的单位是一个或几个块的信息，这类设备用于存储信息。存储型设备一般为块设备，典型的块设备是磁盘。⑵字符型设备，指的是以字符为单位与内存进行信息的交换，即一次交换一个字节或是多个字节。一般的输入型和输出型设备为字符型设备。3.按传输速率分类⑴低速设备，是指其传输速率仅为每秒钟儿个字节至数百个字节的一类设备。属于低速设备的典型设备有键盘、鼠标、语音的输入和输出等设备。⑵中速设备，是指其传输速率在每秒钟数千个字节至数万个字节的一类设备。典型的中速设备有行式打卬机、激光打卬机等。⑶高速设备，是指其传输速

5、率在数百千个字节至数十兆字节的一类设备。典型的高速设备有磁带机、磁盘机、光盘机等。1.从资源分配角度分类⑴独占设备，是指这类设备被分配给一个作业后，被这个作业所独占使用，其他的任何作业不能使用，总到该作业释放该设备为止。⑵共亨设备，是指允许多个用户共同使用的设备。如磁盘、磁鼓等设备。⑶虚拟设备，指的是通过某种技术把独占设备虚拟成共享设备（虚拟设备），如Spooling系统，使用硕盘模拟输入设备（输入井）和打卬机（输出井）。二、设备控制器设备控制器是CPU与I/O设备间的接II,它接收从CPU发来的命令,并去控制I/O设

6、备工作，使处理机从繁杂的设备控制事务中解脱出來。1.设备控制器的功能⑴接收和识别命令⑵数据交换⑶设备状态的了解和报告⑷地址识别2.设备与控制器Z间的接口该接口中通常有三种类型的信号：数据信号、控制信号和状态信号，如图所示。⑴数据信号⑵控制信号⑶状态信号3.设备控制器的组成⑴设备控制器与处理机的接口设备控制器■处理机的接口主耍完成CPU和设备控制器ZI'可的通信。即可以是CPU向控制器传送命令或数据，也可以是控制器向CPU提供输入数据及相关的设备状态信息等。(2)设备控制器与设备的接口对■于一个设备控制器可以连接一个或是

7、多个设备，所以设备控制器中包含有多个接口，每个接口用于连接一个设备，而每个接口中包含数据、控制和状态三种类型的信号。⑶I/O逻辑设备控制器主耍是通过I/O逻辑来实现对设备的控制。I/O逻辑通过一组控制线与处理机进行通信，处理机通过该逻辑向设备控制器发送命令，该逻辑对命令进行译码，并选择一个设备进行控制。例如，系统要启动某个设备进行工作时，CPU将命令发送到设备控制器的控制寄存器屮，同时通过数据总线将地址发送给设备控制器，设备控制器的I/O逻辑対地址进行译码，选择一个对应的设备，启动运行。三、T/0通道I/O通道是一种特

8、殊的处理机。它是独立于CPU的专门负责数据输入/输出传输工作的处理机，对外设实现统一铮理，代替CPU对输入/输出操作进行控制，从而使输入、输出操作可以和CPU并行操作。但I/O通道又与一般的处理机不同，主要表现在以下两个方面：一是其指令类型单一，其所能执行的命令，主要局限于与I/O操作有关的指令,即通道程序，另外通道没有口己的内存