计算机设备管理相关资料.pptx

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1、第六章设备管理●I/O接口●磁盘管理●I/O控制方式●缓冲管理●系统总线6.1系统总线6.1.1总线基本概念和分类1.没有总线的计算机系统两两部件独立相连，相互通信时双方必须停止其他工作，降低了部件的工作效率；随着计算机部件的增多，内部连线非常复杂，不利于系统设备的扩展。2.总线概念总线是计算机中各个通信模块共享的，用来在这些部件之间传送信息的一组导线和相关的控制和接口部件。6.1.2总线分类CPU内部总线：寄存器之间，寄存器与ALU之间。系统总线：CPU与主存或I/O设备之间的信息传送线，又称为外

2、总线。通信总线：计算机系统之间或计算机系统与外部设备之间的信息传送线。6.1.3系统总线的组成1.地址总线传送主存单元地址或者I/O设备的端口地址。2.数据总线完成总线上各功能部件之间的数据传送。3.控制总线传送定时信号和命令信息，以实现对设备的控制和监视。4.系统总线由多个部件或设备共享，但任何时刻都只能由一个设备向总线发送信息，所以对总线的使用需要协调。6.1.4系统总线的结构1.单总线结构任何两个部件之间可以直接进行信息交流，提高了计算机的灵活性和工作效率，但由于总线是临界资源，单总线会增加总

3、线负载，影响操作速度。CPU主存I/O接口I/O接口外设1外设n系统总线2.双总线结构CPU和主存之间的数据交换通过专用总线进行，减轻了系统总线的负担。CPU主存I/O接口I/O接口外设1外设n系统总线存储总线3.三总线结构CPU主存I/O接口I/O接口外设1外设n通道系统总线存储总线I/O总线通道又称为I/O处理机，统一管理外部设备，实现主存与外设之间的数据传输，分担了CPU的部分功能。6.1.5总线的数据传输方式串行传输：每次传送一位，只需一根数据线。适用于慢速设备，如键盘、鼠标等。并行传输：每

4、位数据需要一根数据线，多位数据一起传输。注意：总线和设备接口之间总是以并行方式传送数据，但设备和接口之间可能以并行方式，也可能以串行方式。6.2I/O接口1.I/O接口计算机与I/O设备或其他系统之间的逻辑控制部件。接口控制器I/O标准接口设备控制器I/O设备外围设备与主机的连接设备地址线控制、状态线数据线CPU2.I/O接口的基本功能实现主机与外围设备间的通信和控制；设备的选择，操作时序的协调，中断请求与批准实现数据缓冲，使主机与外设的工作速度匹配；在设备控制器中设置一个或多个数据缓冲寄存器接收主

5、机的命令，提供设备和接口的状态。在设备控制器中设置控制/状态寄存器6.3I/O设备管理概述I/O管理的功能监视设备的状态进行设备分配完成I/O操作缓冲管理总线型I/O系统结构6.3.1I/O设备类型块设备：磁盘、磁带，块大小512B~32KB，通常为512B。块设备的特点是速度快、可随机访问。字符设备：键盘、行式打印机。特点是速度低、不可寻址、I/O采用中断驱动。设备间的差异数据率管理程序控制的复杂度数据的传送单位数据编码出错条件6.3.2设备控制器设备控制器或适配器是I/O设备的电子部分，它是CP

6、U与I/O设备之间的接口，它接收从CPU发来的命令，并控制I/O设备工作。通常一台控制器可控制多台同一类型的设备。设备控制器的组成设备控制器的主要任务1）接收和识别命令2）数据交换3）了解设备的状态4）地址识别6.3.3设备通道虽然设备控制器可以对设备进行控制，但当外设很多时，CPU负担过重，为此在CPU与控制器之间增加设备通道，实现对所有外设的统一管理。设备通道是特殊的处理机指令单一没有内存通道的连接方式单通路多通路设备与计算机之间有多条通道，增加灵活性。增强可靠性。某通道、控制器坏，也不会影响数

7、据交换。6.4I/O控制方式●发展经历了四个阶段程序直接控制方式中断驱动方式DMA控制方式通道方式●宗旨：尽量减少主机对I/O控制的干预。衡量数据传送控制方式原则数据传送速度高系统开销小充分发挥硬件资源的能力，I/O设备忙，CPU等待时间少6.4.1程序直接控制方式由用户进程直接控制CPU与外设之间的信息传送。程序直接控制方式的缺点：CPU与外设只能串行工作。CPU在一段时间内只能与一台外设交换数据信息。无法发现和处理由于设备和其它硬件所产生的错误。6.4.2中断驱动方式为了减少程序直接控制方式中C

8、PU的等待时间，提高系统并行工作的程度。要求CPU与设备控制器间有相应的中断请求线。中断驱动方式的缺点：由于数据寄存器只能存放一个字节，造成中断次数过多。中断次数的急剧增加会造成CPU无法及时响应中断，出现数据丢失现象。6.4.3DMA控制方式中断方式比程序I/O方式有效，但它是以字节为单位进行的，且CPU对I/O的干预频繁。1.DMA方式的特点数据传输的基本单位是数据块；所传送的数据是直接在设备和内存之间进行；仅在传送一个或多个数据块的开始或结束时，才需CPU干预。