操作系统-设备管理ppt课件.ppt

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1、I/OSYSTEMS1计算机系统的一个重要组成部分是I/O系统。I/O系统包括：输入设备输出设备设备控制器I/O通道或I/O处理机设备管理的对象主要是：I/O设备设备控制器I/O通道2设备管理的基本任务是：完成用户提出的I/O请求，提高I/O速率，提高I/O设备的利用率。设备管理的主要功能有：缓冲区管理设备分配设备处理虚拟设备实现设备独立性设备管理是OS中最繁杂且与硬件最紧密相关的部分。3本章总览OS在I/O方面的功能是管理和控制I/O操作和I/O设备。I/O技术表现出两大相冲突的发展趋势：硬件接口的标准化程度的提高设备类型的更多

2、样化的高速发展基本的I/O硬件像接口，总线，设备控制器技术的发展顺应了I/O设备的广泛变化。操作系统内核用各种设备驱动模块来组织I/O子系统结构。问题：性能和复杂。4设备管理的目的和功能外设管理目的提高效率：提高I/O访问效率，匹配CPU和多种不同处理速度的外设。方便使用：方便用户使用，对不同类型的设备统一使用方法，协调对设备的并发使用。方便控制：方便OS内部对设备的控制：增加和删除设备，适应新的设备类型。5设备管理的目的和功能外设管理功能设备分配和释放：使用设备前，需要分配设备和相应的通道、控制器。设备的访问和控制：包括并发访问

3、和差错处理。I/O缓冲和调度：目标是提高I/O访问效率（主要是磁盘）。678910115.1I/O系统I/O系统的结构12AtypicalPCbusstructure13145.1.1I/O设备I/O设备的类型繁多，从OS观点看，其重要的性能指标有：数据传输速率、数据的传输单位、设备共享属性等。按传输速率分类低速设备典型设备有：键盘、鼠标器、语音输入和输出等。中速设备典型设备有：行式打印机、激光打印机等。高速设备典型设备有：磁带机、磁盘机、光盘机等。1.I/O设备的类型15按信息交换的单位分类块设备：这类设备用于存储信息。属于有结

4、构设备。典型的块设备是磁盘，每个盘块的大小为512B~4KB。传输速率较高，可寻址即对它可随机地读/写任一块；磁盘设备的I/O常采用DMA方式。字符设备：用于数据的输入和输出。其基本单位是字符，故称为字符设备。按设备的共享属性分类独占设备共享设备虚拟设备16设备与控制器之间的接口数据信号控制信号状态信号2.设备与控制器之间的接口通常，设备并不直接与CPU进行通信，而是与设备控制器通信。因此，在I/O设备中应含有与设备控制器间的接口。在该接口中有三种类型的信号各对应一条信号线。17图5-1设备与控制器间的接口控制信号线：作为设备控制

5、器向I/O设备发送控制信号时的通路。该信号规定了设备将要执行的操作：读操作（指由设备向控制器传送数据）写操作（从控制器接收数据）数据信号线：用于在设备和设备控制器之间传送数据信号。输入设备：外界输入的信号经转换器转换后形成的数据，通常先送入缓冲器中，当数据量达到一定的比特数后，再从缓冲器通过一组数据信号线传送给设备控制器。输出设备：将从设备控制器经过数据信号线传送来的一批数据先暂存于缓冲器中，经转换器作适当转换后，再逐个字符地输出。状态信号线：用于传送指示设备当前状态的信号。设备的当前状态有：正在读（写）设备已读（写）完成，并准备

6、好新的数据传送。185.1.2设备控制器设备控制器是计算机中的一个实体，其主要职责是控制一个或多个I/O设备，以实现I/O设备和计算机之间的数据交换。它是CPU与I/O设备间的接口，它接收从CPU发来的命令，并去控制I/O设备工作，使处理机从繁杂的设备控制事务中解脱出来。它是一个可编址的设备，当它仅控制一个设备时，它只有一个唯一的设备地址；若控制多个设备时，则应含有多个设备地址，并使每一个设备地址对应一个设备。195.1.2设备控制器它可分为两类：控制字符设备的控制器控制块设备的控制器设备控制器的基本功能书P162接收和识别命令数

7、据交换设备状态的了解和报告地址识别数据缓冲差错控制20设备控制器的组成由于设备控制器位于CPU与设备之间，它既要与CPU通信，又要与设备通信，还应具有按照CPU所发来的命令区控制设备工作的功能。因此有以下三部分组成：控制器与处理机接口该接口用于实现CPU与设备控制器之间的通信。控制器与设备接口可以连接一个或多个设备。在每个接口中都存在数据、控制和状态三种类型的信号。控制器中的I/O逻辑根据处理机发来的地址信号去选择一个设备接口。21图5-2设备控制器的组成I/O逻辑I/O逻辑用于实现对设备的控制：它通过一组控制线与处理机交互，处理

8、机利用该逻辑向控制器发送I/O命令；I/O逻辑对收到的命令进行译码。每当CPU要启动一个设备时，一方面将启动命令发送给控制器；另一方面有通过地址线把地址发送给控制器，由控制器的I/O逻辑对收到的地址进行译码，再根据所译出的命令对所选设备进行控制。2