操作系统的功能.ppt

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1、操作系统的功能：处理机管理存储管理设备管理文件管理硬件资源的管理软件资源的管理第八章设备管理主要内容：设备管理的概述设备的分类设备管理的功能＆任务设备控制器数据传送控制方式程序直接控制方式中断控制方式ＤＭＡ方式通道方式设备管理的概述主要内容:设备的分类设备管理的功能＆任务设备控制器设备的分类在计算机系统中，除了CPU和内存之外，其他的大部分硬设备称为外部设备。发展:早期的计算机系统由于速度慢、应用面窄.外部设备主要为:纸带、卡片等.管理程序也较简单.目前由于个人计算机、工作站以及计算机网络系统等的发展.外部

2、设备开始走向多样化、复杂化和智能化。管理程序也较复杂.外部设备的分类:按使用特性按从属关系按共享属性按传输速率1。按设备的使用特性可分为：存储设备、输入输出设备、终端设备以及脱机设备。(如图)2。按照从属关系，可分为：系统设备＆用户设备分类：3。按照共享属性分类：独享设备，共享设备,虚拟设备４．按传输速率分类高速设备，中速设备，低速设备NEXT雷达枪系统设备：系统标准配制的设备。用户设备：除标配设备外，用户自己根据个人需要配备的设备。系统设备＆用户设备：独享设备：概念：在一段时间内只允许一个进程访问的设备。

3、共享设备：概念：在一段时间内，允许多个进程同时访问的设备。虚拟设备：概念：人们借助于软件的手段，构造出来的设备。借助于软件的手段将独享设备改造成共享设备的设备.十万设备管理的功能＆任务设备管理的主要任务：(1)选择和分配输入输出设备以进行数据传输操作；(2)控制输入输出设备和CPU之间数据交换；(3)为用户提供友好的透明接口，把用户和设备硬件特性分开。(4)提高设备和设备之间、CPU和设备之间，以及进程和进程之间的并行操作度，以使操作系统获得最佳效率。为了完成上述主要任务，设备管理程序一般要提供下述功能：设

4、备控制器设备控制器：单总线：多总线：8.2数据传送控制方式选择和衡量控制方式的原则：(1)数据传送速度足够高，又不丢失数据；(2)系统开销小；(3)能充分发挥硬件资源的能力，使得I/O设备尽量忙，而CPU等待时间少。数据传送控制方式分类：程序直接控制方式在早期的计算机系统中，由于无中断机构,处理机对I/O设备的控制，采取程序I/O方式.程序直接控制方式：概念：就是由用户进程来直接控制内存或CPU和外围设备之间的信息传送。这种方式的控制者是用户进程。实现步骤：1。当用户进程需要数据时，它通过CPU发出启动设

5、备命令。2。用户进程进入测试等待状态。在等待时间内，CPU不断地用一条测试指令检查描述外围设备的工作状态。3。当CPU检测到控制状态寄存器为完成状态，也就是该寄存器发出“Done”信号之后，设备开始往内存或CPU传送数据。测试语句注意:在外设准备的过程中，CPU不断的发出测试信号。在CPU与外围设备之间传送数据时，输入设备每进行一次操作，首先把所输入的数据送入该寄存器，然后，CPU再把其中数据取走。程序直接控制方式的优点：优点：实现简单不需要硬件的支持程序直接控制方式的缺点：1.在程序I/O方式中，由于CP

6、U的高速性和I/O设备的低速性，致使CPU的绝大部分时间都处于等待I/O设备完成数据I/O的循环测试中，造成对CPU的极大浪费。2.CPU和外围设备只能串行.3.无法实现设备的并行.中断方式的控制方式在现代计算机系统中，对I/O设备的控制，广泛采用中断驱动方式.中断方式的控制方式：在I/O设备输入每个数据的过程中，由于无须CPU干预，因而可使CPU与I/O设备并行工作。仅寄存器数据装满之后，才需CPU花费极短的时间去做些中断处理。不需要CPU循环的测试。使用中断方式的数据输入步骤：(1)进程需要数据时，通过

7、CPU发出“Start”指令启动外围设备。(2)在进程发出指令启动设备之后，该进程放弃处理机，等待输入完成。进程调度程序调度其他就绪进程占据处理机。(3)当输入完成时，I/O控制器向CPU发出中断信号。CPU在接收到中断信号之后，中断处理程序对数据传送工作。(4)唤醒等待输入的进程，使其处于就绪态。(5)CPU返回先前执行的进程。等待就绪执行等待注意:在CPU向设备发出“start”信号后，需要数据的进程放弃CPU的资源，由执行态转入到等待态。寄存器满时发出中断的信号.当CPU执行完中断程序后，唤醒等待

8、的进程，该进程由等待态转为就绪态，CPU并返回先前的进程。中断方式的控制方式的优点：1.设备和CPU间的并行操作2.设备与设备间的并行操作3.可使CPU和I/O设备都处于忙碌状态，从而提高了整个系统的资源利用率及吞吐量。中断方式的控制方式的缺点:1。每向内存输入一次都需要中断，因此，在数据传送过程中，中断处理将耗去大量的CPU处理时间。2。如果中断次数的急剧增加而造成CPU无法响应中断和出现数据丢失现象。3。如果