《操作系统》第5章io设备管理

《《操作系统》第5章io设备管理》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、操作系统原理PrinciplesofOperatingSystem1结合实验浅谈命令行接口的作用。结合实验浅谈图形接口的作用。结合实验浅谈任务管理器。结合实验浅谈资源管理器。结合实验浅谈设备管理器。结合实验浅谈控制面板。结合实验浅谈资源管理。2第5章I/O设备管理计算机系统中的I/O设备种类繁多，结构各异，特性各异，使用方法各异，用途各异。在许多方面它们总是计算机中最慢的部分，操作系统需要控制设备，向应用程序提供各种功能。操作系统I/O子系统的关键目标之一就是向系统的其他部分提供尽可能简单的接口。3设备管理的重要性主要体现在以下

2、几点：①CPU性能越高，输入输出设备性能同CPU性能不匹配的反差也越大。如何解决这一矛盾，而又尽量不降低处理机的性能。②I/O设备千变万化，如何对它们实现统一的管理，从而方便用户使用。③I/O设备能否及时将各种信息传送给计算机系统，计算机发出的各种命令能否通过I/O设备及时传送给执行部件。④由设备传送的数据应该是安全和保密的，数据不能被破坏或被泄露。多用户多任务环境中的设备使用应该通过协调，避免冲突，不能破坏设备。设备硬件工作过程和各种硬件连接模式的复杂性、多样性导致了整个硬件I/O过程的复杂多样，需要操作系统的进一步配合来达到

3、更高性能。45.1.2计算机I/O系统结构5⑴按照所属关系，可以将外部设备分为两类:①系统设备:系统生成时就已经登记的设备。如键盘、磁盘和显示器等。②用户设备:系统生成时未登记的设备。如移动硬盘、扫描仪和数码相机等。⑵按传输的信息特点分类，可以将外部设备分为两类:①字符设备。这类设备与内存之间交换信息是以字符为单位来进行的。如键盘、鼠标等。②块设备。这类设备与内存之间交换信息是以块为单位来进行的。如磁盘、磁带、光盘等。③网络设备。网络设备与块设备和字符设备有所区别，用户不能直接把数据交换到网络设备上，必须通过打开内核网络子系统的

4、连接进行间接通信。6⑶按照工作和使用特性，可以将外部设备分成:①I/O设备:输入设备是计算机用来将信息传送到内存，如键盘，扫描仪，鼠标等。输出设备是将计算机加工处理好的信息从内存传送到设备，如显示器、扫描仪、绘图仪等。I/O设备又分为输入设备、输出设备、输入输出设备3类。②存储设备:以存储大容量的信息和快速检索为目标，在系统中作为内存的扩充，又称为外存或者辅存。相对于内存而言，具有容量大，速度慢和价格相对便宜等特点。⑷从资源分配角度，设备可分为以下三类:①独占设备:是指在一段时间内只允许一个进程使用的设备。进程使用期间独占该设备

5、，只有当进程将设备释放给操作系统时，才能再将该设备分配给其他进程使用。多数低速字符设备都属于独占设备，如行式打印机等。②共享设备:是指一段时间内允许多个进程同时访问的设备。宏观上，多个进程同时使用设备，在微观上，多个进程在交替地访问设备。共享设备必须是可寻址的和可随机访问的设备。典型的共享设备是磁盘。③虚拟设备:以大容量的外存为支持，通过虚拟技术将一台独占设备改造成能被多个进程共享的设备，以提高设备的利用率。这种经过虚拟技术改造后的设备，是一种逻辑上的，概念上的设备，我们称为虚拟设备。75.1.4设备管理的基本功能①缓冲管理：C

6、PU与设备之间、设备与设备之间交换信息时，都要利用缓冲区来缓解速度不匹配的矛盾，提高CPU与设备之间、设备与设备之间操作的并行程度。②设备分配：系统根据进程所请求的设备类型，按分配算法对设备和设备相应的控制器和通道进行分配，建立从设备到内存之间传输信息的通路。在进程的I/O完成后，系统应及时回收设备，以便重新分配给其他进程使用。将未获得所需设备的进程放进相应设备的等待队列。③设备驱动：逻辑设备名转换成设备的物理地址，启动指定的I/O设备，完成程序规定的I/O操作，并对由设备发来的中断请求进行及时响应，根据中断类型进行相应的处理。

7、④设备无关性:用户在编制程序时，应尽量避免直接使用实际的设备名而使用逻辑设备名。这样，有利于解决设备的故障和增加设备分配的灵活性。⑤虚拟设备：把一次仅允许一个进程使用的设备称为独占设备。独占设备使得系统效率很低，并且可能产生死锁。以大容量外存为支持，通过虚拟技术将一台独占设备改造成能被多个进程共享的设备，以提高设备的利用率。这种经过虚拟技术改造后的设备，即逻辑上的设备称为虚拟设备。85.2.1程序I/O控制寄存器有几个重要的信息位：启动位、完成位、忙位。当用户进程需要输入数据时，由处理机向设备控制器发出一条I/O指令，启动设备进

8、行输入；在设备输入数据期间，处理机通过循环执行测试指令不间断地检测设备状态寄存器的值，当状态寄存器的值显示设备输入完成时，处理机将数据寄存器中的数据取出，送入内存指定单元，然后再启动设备读下一个数据。反之，当用户进程需要向设备输出数据时，同样必须用启动命令启动设