设备管理培训课程(000005).ppt

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1、9.1引言9.2数据传送控制方式9.3中断技术9.4缓冲技术9.5设备分配9.6I/O进程控制9.7设备驱动程序除了CPU和内存之外，其他大部分硬设备称为外部设备随着发展，外部设备开始走向多样化、复杂化和智能化，OS的设备管理变的更加复杂9.1引言按设备的使用特性分类存储设备输入输出设备终端设备脱机设备9.1.1设备的类别图9.1按使用特性对外部设备的分类按设备的从属关系分类系统设备在OS生成时就已配置好的各种标准设备用户设备由用户自己安装配置后由OS统一管理的设备9.1.1设备的类别按设备的传输速率分类低速设备：每秒几个到数百字节。如Modem中速设备：每秒数千到数万字节

2、。如打印机高速设备：每秒数百K到数兆。如磁盘、磁带9.1.1设备的类别按信息交换的单位分类字符设备：I/O传输的单位是字节，如打印机、modem等。速率较低块设备：I/O传输的单位是块，如磁盘、磁带。速率高（几兆）9.1.1设备的类别1.选择和分配I/O设备以便进行数据传输操作2.控制I/O设备和CPU(或内存)之间交换数据3.为用户提供一个友好的透明接口，使得用户在编制程序时，使用逻辑设备名，由系统实现从逻辑设备到物理设备（实际设备）的转换。用户能独立于具体物理设备而方便的使用设备9.1.2设备管理的功能和任务设备管理的主要任务：4.提高设备和设备之间、CPU和设备之间，

3、以及进程之间的并行操作度，以使OS获得最佳效率9.1.2设备管理的功能和任务设备管理的主要任务：1.提供和进程管理系统的接口2.进行设备分配3.实现设备和设备、设备和CPU等之间的并行操作4.进行缓冲区管理9.1.2设备管理的功能和任务设备管理的主要功能(1)程序直接控制方式；(2)中断控制方式；(3)DMA方式；(4)通道方式。9.2数据传送控制方式外围设备和内存之间的常用数据传送控制方式有4种。即：选择和衡量控制方式的原则：数据传送速度足够高，满足用户的需要但不丢失数据系统开销小，所需的处理控制程序少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9.

4、2数据传送控制方式控制者是用户进程。由程序直接控制内存或CPU和外围设备之间进行信息传送的方式。通常又称为“忙—等”方式或循环测试方式在数据传送过程中，必不可少的一个硬件设备是I/O控制器9.2.1程序直接控制方式I/O控制器是OS同硬件之间的接口，它接收CPU的命令，并控制I/O设备进行实际的操作.它有两个寄存器：数据缓冲寄存器、控制寄存器。控制寄存器有几个重要的信息位：启动位、完成位、忙位。CPU外部设备控制逻辑控制寄存器I/O控制器数据寄存器9.2.1程序直接控制方式控制简单，需要的硬件支持少缺点：CPU和外围设备只能串行工作，CPU的利用率低不能实现设备之间的并行工

5、作适用CPU执行速度慢且外围设备较少的系统9.2.1程序直接控制方式要求CPU与设备之间有相应的中断请求线，在设备控制器的控制状态寄存器中有相应的中断位传送结构图9.3工作过程图9.49.2.2中断控制方式分析：同前相比，CPU利用率大大提高，能支持多道程序和设备的并行操作缺点：在一次数据传送过程中，发生中断的次数较多，消耗CPU处理时间外围设备多，中断次数多会造成CPU无法响应中断和出现数据丢失现象9.2.2中断控制方式如果外围设备的速度也非常高，则可能造成数据缓冲寄存器的数据由于CPU来不及取走而丢失为减少中断对CPU造成的负担，可采用DMA方式和通道方式9.2.2中断

6、控制方式DMA方式又称直接存储器访问（DirectMemoryAccess）方式。基本思想是在外设和主存之间开辟直接的数据交换通路。在DMA控制器的控制下，设备同主存之间可成批交换数据，不用CPU干预9.2.3DMA方式DMA方式的传送结构图9.5DMA方式的数据传送过程图9.69.2.3DMA方式DMA方式与中断的主要区别1.中断方式是在数据缓冲寄存区满后，发中断请求，CPU进行中断处理DMA方式则是在所要求传送的数据块全部传送结束时要求CPU进行中断处理大大减少了CPU进行中断处理的次数2.中断方式的数据传送是由CPU控制完成的而DMA方式则是在DMA控制器的控制下不经

7、过CPU控制完成的9.2.3DMA方式DMA方式相类似，也是一种内存和设备直接进行数据交换的方式。与DMA方式不同的是，在通道控制方式中，数据传送方向、存放数据的内存始址及传送的数据块长度均由一个专门负责输入/输出的硬件——通道来控制。另外，DMA方式每台设备至少需要一个DMA控制器，而通道控制方式中，一个通道可控制多台设备与内存进行数据交换。9.2.4通道控制方式为使中央处理机从繁忙的I/O处理中摆脱出来，现代大、中型计算机系统中设置了专门的处理I/O操作的处理机，并把这种处理机称为通道。通道在CPU的控制下独立