第15讲--设备管理

《第15讲--设备管理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第七章设备管理第一节引言第二节数据传送方式第三节中断技术第四节缓冲技术17.1.1设备管理的任务选择和分配输入输出设备。控制输入输出设备和CPU或内存之间的数据交换。为用户提供一个友好的接口，把用户和设备硬件特性分开。使用户编程时不必关心设备的物理特性。尽量提高输入输出设备的利用率，发挥主机与外设以及外设与外设之间的真正并行工作能力。27.1.2设备管理的功能提供与进程管理系统的接口，将进程要求传达给设备管理程序。分配设备。按设备类型和算法分配设备。包括相应的通道、设备控制器。对未分配到设备的任务或作业进入等待队列。实现设备

2、和设备、设备和CPU之间的并行操作。这需要一些硬件设备的支持。进行存储缓冲区管理。37.1.3外部设备分类按系统和用戶分：系统、用戶按输入输出传送方式分(UNIX或Linux操作系统)：字符型设备、块设备按资源特点分：独享设备、共享设备、虚拟设备按设备硬件物理特性分：顺序存取设备、直接存取设备4按系统和用户分类外存设备：软硬盘、光盘输入：键盘、鼠标、话筒计算机I/O设备：人机通信光笔、扫描仪外部设备设备数码相机、数字摄像机输出：显示器、打印机、喇叭、绘图仪计算机与计算机间的通信设备机机通信Modem（猫）、路由器、网卡设备计

3、算机与非计算机间的通信设备数据采集设备，自动控制设备系统设备（一般是标准设备）：键盘、鼠标、显示器属于系统的基本配置。用户设备（一般为非标准设备）：需另外安装。如打印机、声卡5按输入输出传送方式分字符型设备：以字符为单位进行输入、输出的设备。每输入或输出一个字符就中断一次主机CPU，请求进行处理。所以又称慢速字符设备。块设备：以字符块为单位进行输入、输出的设备。例如：硬盘。6按资源特点分独享设备：所有字符设备都是独享设备。在一个用户作业未完成或退出之前，此设备不能分配给其他作业用。打印机不能同时打印多个用户作业，否则输出结果

4、将会混在一起。共享设备：软硬盘、光盘等块设备都是共享设备。多个用户作业或多个进程可以“同时”从这些设备上存取信息。虚拟设备：通过软件技术将独享设备改造成共享设备。例如：通过SPOOLing技术将一台打印机虚拟成多台打印机。7按设备硬件物理特性分顺序存取设备：存取时间与物理上当前位置有关。如：磁带直接存取设备：存取时间与物理上当前位置关系不大。如：磁盘87.2数据传输I/O方式：设备与CPU或内存的数据交互8.2.1程序直接控制8.2.2中断控制8.2.3DMA控制8.2.4通道控制评价数据传输方式的指标：速度快、数据不丢失、

5、系统开销小。97.2.1程序直接控制由用户进程直接控制内存与外部设备的数据传输。当用户进程需要数据时，它通过CPU发送“设备启动命令”，用户进程进入测试等待状态。在等待时间内CPU不断用一条测试指令检查设备的工作状态，当数据准备好后，状态寄存器的状态置为完成状态，发出“Done”信号，开始向内存传送数据。10程序直接控制方式的特点CPU和外部设备之间只能串行工作，CPU的处理速度远远高于外部设备，所以CPU的利用率大大降低。CPU在一段时间只能与一台外部设备交换信息，所以不能实现设备之间的并行工作。由于这种方式是依靠测试设备

6、的状态寄存器的状态位来控制数据的传输，所以，无法发现和处理由于设备或其他硬件所产生的错误。117.2.2中断方式与程序直接方式不同，它是靠中断来实现设备与内存的数据传输控制。设备与CPU之间有中断请求线、在设备控制器的控制状态寄存器中有中断允许位。处理过程：1.当进程要求数据时，由CPU发出START命令，启动外设准备数据。同时中断允许位打开。2.现运行进程放弃CPU，等待输入完成。进程调度程序选择一个新的进程在CPU上运行。3.当数据从相应的设备送到缓冲区后，由I/O控制器发中断请求，CPU接到请求后，中断现运行进程，转中

7、断处理程序执行数据传输。4.在以后某个时刻，被中断进程由于获得了数据而继续运行。12中断方式的特点1.由于I/O控制器的数据缓冲寄存器比较小，装满数据后发生中断，因此一次数据传输中会造成多次中断，消耗大量的CPU时间。2.由于系统中的设备较多，中断太多，会使CPU无法响应中断，造成数据丢失。3.如果外部设备的速度也比较高，CPU不能及时取走缓冲寄存器的数据，那么就会出现数据丢失。137.2.3DMA方式它的基本思想是在外部设备与内存之间开辟直接的数据交换通路。硬件要求有控制状态寄存器、数据缓冲寄存器、内存地址寄存器和传输字节

8、计数器。工作过程：当进程需要数据时，CPU将内存的地址和传输数据的字节数送到DMA控制器的内存地址寄存器和传输字节计数器中，将控制状态寄存器的中断允许位和启动位置1，启动设备开始数据输入。当前进程等待数据输入。调度程序选择就绪进程占用CPU。输入设备不断地将数据由设备写入指定的内存地址，当