操作系统-第5章 设备管理(S)课件.ppt

《操作系统-第5章 设备管理(S)课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、计算机操作系统第5章设备管理哈尔滨学院软件学院王知非第5章设备管理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5.6磁盘存储器的管理5.1I/O系统5.1.1I/O设备5.1.2设备控制器5.1.3I/O通道5.1.4总线系统5.1I/O系统5.1.1I/O设备1、设备类型按使用特性：存储设备、I/O设备按传输速率：低速、中速、高速按信息交换的单位分类：块设备、字符设备按设备的共享属性：独占设备、共享设备、虚拟设备5.1I/O系统5.1.1I/O设备2、设备与控制器之间的接口缓冲转换器控制逻辑信号数据I/O设备至设备控制器数据信号

2、线状态信号线控制信号线5.1I/O系统5.1.1I/O设备2、设备与控制器之间的接口（1）信号数据线用于在设备和设备控制器之间传送数据信号。（2）控制信号线由设备控制器向I/O设备发送控制信号时的通路（3）状态信号线指示当前设备状态的信号5.1I/O系统5.1.2设备控制器设备控制器用于控制一个或者多个设备，以实现I/O设备和计算机之间的数据交换。设备控制器是CPU和外设之间的接口，接收CPU的I/O命令，并控制外设工作。设备控制器是一个可编址的设备。5.1I/O系统5.1.2设备控制器1、设备控制器的功能（1）接收和识别命令（2）数据交换（3）标识和报告设备状态（

3、4）地址识别（5）数据缓冲（6）差错控制5.1I/O系统5.1.2设备控制器2、设备控制器的组成（1）设备控制器与处理机的接口用于实现CPU与DCU之间的通信。（2）设备控制器与设备的接口用于连接一个或者多个设备。（3）I/O逻辑用于实现对设备的控制。5.1I/O系统5.1.3I/O通道1、I/O通道的引入I/O通道是一种特殊的处理机，它具有执行I/O指令的能力，并通过执行通道程序来控制I/O操作。引入I/O通道的目的是使一些原来由CPU处理的I/O任务转由通道来承担，减少由于干预I/O操作而造成的CPU负担。特点：指令集单一；与CPU共享内存5.1I/O系统5.1

4、.3I/O通道2、I/O通道的类型（1）字节多路通道按字节交叉方式工作的通道用于连接多个慢速外围设备为多个外设交叉工作5.1I/O系统5.1.3I/O通道2、I/O通道的类型（2）数组选择通道连接快速外设以成组方式工作，一次传送一组数据，速度快每次启动只能为一个设备服务，完成一次I/O操作后，才能选择其它设备，通道利用率低。5.1I/O系统5.1.3I/O通道2、I/O通道的类型（3）数组多路通道用于连接多台高速外设先为一台设备执行一条通道命令，然后自动转换为另一个设备执行一条通道命令任一时刻只为一台设备传送一组数据，但可以交叉地位多个设备提供服务。5.1I/O系统

5、5.1.3I/O通道3、I/O通道的“瓶颈”问题由于通道价格昂贵，会造成由于通道数量不足而造成“瓶颈”现象。解决的办法：增加设备到主机之间的通路5.1I/O系统5.1.4总线系统1、ISA和EISA总线（1）ISA总线（2）EISA总线2、局部总线（1）VESA总线（2）PCI总线第5章设备管理5.2I/O控制方式5.2.1程序I/O方式5.2.2中断驱动I/O控制方式5.2.3直接存储器访问I/O控制方式5.2.4I/O通道控制方式5.2I/O控制方式5.2.1程序I/O方式由用户程序直接控制主存和外设间交换数据。特点:（1）控制管理简单，所需硬件支持少。（2）C

6、PU和外设只能串行（3）传送数据的单位是字节，速度慢（4）CPU利用率低5.2I/O控制方式5.2.2中断控制方式工作过程：CPU向DCU发出启动外设的指令DCU按要求启动设备后，向CPU发出中断请求，通知CPU外围设备已经启动CPU向DCU发出一条I/O指令，DCU按要求传送数据，传送完毕后，再向CPU发出中断，通知CPU给出下一条I/O指令。5.2I/O控制方式5.2.2中断控制方式特点：（1）和程序直接I/O相比，提高了CPU利用率和吞吐量（2）数据传输速度仍受数据寄存器大小的限制（3）一次I/O操作，中断次数多，仍消耗CPU时间，CPU利用率提高有限5.2I

7、/O控制方式5.2.3直接存储器访问（DMA）控制方式1、引入基本思想：在外设和主存之间建立数据传送的直接通路，避免使用数据寄存器为中转站的数据交换方式的弊端。与前两种方式相比，做了如下改进：(1)数据传送的基本单位是块(2)建立了主存和外存之间的直接数据通路(3)设置DMA控制器，控制存储器和外设的数据传送(4)CPU仅在一个块的开始和结束时才干预。5.2I/O控制方式5.2.3直接存储器访问（DMA）控制方式2、DMA控制器的组成三个部分：主机与DMA控制器接口、DMA控制器与块设备的接口、I/O逻辑四个寄存器：命令/状态寄存器CR内存地址寄存器MAR数据寄