设备管理培训教材((000003).ppt

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1、第六章设备管理本章学习目标了解I/O设备的几种类型；掌握程序I/O方式，中断驱动I/O方式，DMAI/O控制方式和I/O通道控制方式；重点掌握DMA方式和通道方式，做到能列举中断方式、DMA方式和通道方式之间的区别和联系。理解缓冲的引入目的，了解缓冲区的类别和结构，理解缓冲区和快速缓存的区别；了解设备分配和回收；掌握Spooling技术的概念，理解引入Spooling技术的目的，做到能叙述出Spooling技术是如何实现的；了解磁盘的结构，能区分盘面、磁道、柱面、扇区等概念；理解磁盘访问时间的构成，做到会计算寻道时间和旋转延迟时间；掌握几种典型的磁盘调度算法，重点掌握SSTF和SCA

2、N算法，理解它们各自优缺点，做到能按照这些算法调度给定的一组磁盘访问请求；了解几种提高磁盘I/O速度的方法，理解延迟写的过程；了解I/O应用接口、出错处理Contents目录I/O系统的功能、模型和接口1I/O设备和设备控制器2中断机构和中断处理程序3设备驱动程序4与设备无关的I/O软件5用户层的I/O软件6缓冲区管理7磁盘存储器的性能和调度8I/O系统的功能、模型和接口01I/O系统的基本功能1、方便用户使用I/O设备（1）隐藏物理设备的细节I/O设备类型多、多方面存在差异。必须对设备进行抽象，隐藏掉物理设备的实现细节，仅向上层提供少量的、抽象的读/写命令。（2）与设备的无关性在隐

3、藏物理设备实现细节的基础上实现。使用抽象的逻辑设备名来使用设备，应用程序与具体的物理设备无关。I/O系统的基本功能2、提高CPU与I/O设备的利用率（3）提高处理机和I/O设备的利用率一方面要求处理机能快速响应用户的I/O请求，使I/O设备尽快地运行起来；另一方面也应尽量减少在每个I/O设备运行时处理机的干预时间。（4）对I/O设备进行控制对I/O设备进行控制是驱动程序的功能。①采用轮询的可编程I/O方式；②采用中断的可编程I/O方式；③直接存储器访问方式；④I/O通道方式。I/O系统的基本功能3、为用户在共享设备时提供共享（5）确保对设备的正确共享互斥访问独占设备、同时访问共享设备

4、。（6）错误处理对临时性错误，通过重试操作纠正；对持久性错误，需向上层报告。I/O系统的层次结构和模型I/O软件的层次结构用户层软件设备独立性软件设备驱动程序中断处理程序硬件产生I/O请求、格式化I/O、Spooling映射、保护、分块、缓冲、分配设置设备寄存器，检查寄存器状态执行I/O操作硬件无关硬件相关I/O系统的层次结构和模型I/O系统中各种模块之间的层次I/O系统的上、下接口（1）I/O系统接口I/O系统与上层系统之间的接口。向上层提供对设备操作的抽象命令，供高层对设备的使用。OS在用户层中提供了与I/O操作有关的库函数，供用户使用。（2）软件/硬件接口(RW/HW)在它上面

5、是中断处理程序和用于不同设备的设备驱动程序，它下面是各种设备的控制器。在上下两个接口之间则是I/O系统。I/O系统的层次结构和模型应用软件设备管理驱动程序中断处理程序控制器设备I/O系统接口软硬件接口设备独立性软件I/O系统的层次结构和模型应用程序文件系统虚拟内存管理块设备管理CD-ROM驱动程序流设备管理网络通信软件硬盘驱动程序CD-ROM中断处理程序硬盘中断处理程序键盘驱动程序打印机驱动程序网络驱动程序键盘中断处理程序打印机中断处理程序网络中断处理程序CD-ROM控制器硬盘控制器键盘控制器打印机控制器网络控制器光盘驱动器硬盘驱动器键盘打印机网络块设备接口打开/关闭读写流设备接口打

6、开/关闭取/放Io_control网络接口打开/关闭读/写发送/接收………………用户层软件I/O系统接口设备独立性软件设备驱动程序中断处理程序RW/HW接口设备控制器……绿色所示的三层组成了I/O系统I/O系统的层次结构和模型I/O系统的分层与前面所述的I/O软件组织的层次结构相对应，I/O系统本身也可分为如下三个层次：中断处理程序当有I/O设备发来中断请求信号时，中断硬件初步处理后转中断处理程序。设备驱动程序进程和设备控制器之间的通信程序。将上层发来的抽象请求转化为对设备的具体参数和命令，装入控制器中。设备独立性软件即设备无关性软件，基本含义：软件独立于具体使用的物理设备。提高了I

7、/O系统的可适应性和可扩展性。I/O软件独立于具体使用的物理设备。I/O系统接口在I/O系统与高层之间的接口中，根据设备类型的不同，又进一步分为若干个接口：块设备接口、流设备接口和网络接口。块设备接口块设备：数据的存取和传输都是以数据块为单位的设备。基本特征是传输速率高、可寻址。磁盘设备的I/O常采用DMA方式。特点隐藏磁盘的二维结构；将抽象命令映射为低层操作。I/O系统接口流设备接口字符设备：数据的存取和传输都是以字符为单位的设备。基本特征是传输速率低、