计算机操作系统教程（第二版） 第5章 设备管理

《计算机操作系统教程（第二版） 第5章 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、第5章设备管理5.1概述5.2数据传送控制方式5.3缓冲技术5.4设备分配技术5.5I/O进程控制本章学习目标数据传送的4种方式：程序直接控制方式、中断控制方式、DMA方式及通道控制方式缓冲技术的概念及4种常见的缓冲技术：单缓冲、双缓冲、环形缓冲及缓冲池设备分配的概念及3种设备分配技术：独享分配、共享分配及虚拟分配I/O进程控制5.1概述5.1.1设备类型5.1.2设备管理的任务和功能5.1.3设备控制块（DCB）返回首页5.1.1设备类型1．按操作特性分类2．按传输的信息特点分类3．按系统和用户的观点分类1．按操作特性

2、分类按这种方法可把外部设备分为存储设备和输入/输出（I/O）设备。存储设备是计算机用来存储信息的设备，如磁盘、光盘、磁带等；I/O设备包括输入设备和输出设备两类。输入设备的作用是将外部带来的信息输入计算机，如键盘、鼠标等。输出设备的作用是将计算机加工好的信息输出到外部，如显示器，打印机等。2．按传输的信息特点分类按这种方法可将外部设备分为字符设备和块设备。字符设备处理的信息是以字符为单位组织的，如打印机、键盘等。块设备处理的信息是以块为单位组织的，如磁带、磁盘等。3．按系统和用户的观点分类按这种观点可将外部设备分为系统设

3、备和用户设备两种。系统设备是指操作系统生成时已登记在系统中的标准设备，如键盘、磁盘等。用户设备是指操作系统生成后，用户定义的非标准设备，如绘图仪，游戏手柄等，这时需要用户安装设备驱动程序。返回本节5.1.2设备管理的任务和功能1．设备管理的任务2．设备管理的功能1．设备管理的任务提高设备的利用率设备独立性（1）独立于同类设备的具体设备号。（2）独立于设备类型。字符编码的独立性设备处理的一致性2．设备管理的功能（1）监视系统中所有设备的状态。（2）设备分配。（3）设备控制是设备管理的另一功能，它包括设备驱动和设备中断处理，

4、具体的工作过程是在设备处理的程序中发出驱动某设备工作的I/O指令后，再执行相应的中断处理。返回本节5.1.3设备控制块（DCB）1．DCB结构2．设备转换表1．DCB结构表5.1DCB的结构设备名设备属性设备状态设备在I/O总线上的地址等待队列指针2．设备转换表对设备的请求最终要转换成对设备的I/O操作，系统可以通过操作码检索“设备转换表”找到相应的设备地址。该转换表包含设备特定的I/O例行程序地址，不具备相应操作的设备在其例行程序地址上要填“-1”返回本节5.2数据传送控制方式5.2.1程序直接控制方式5.2.2中断控

5、制方式5.2.3DMA方式5.2.4通道控制方式返回首页5.2.1程序直接控制方式程序直接控制方式是指由程序直接控制内存或CPU和外围设备之间进行信息传送的方式。通常又称为“忙—等”方式或循环测试方式。在数据传送过程中，必不可少的一个硬件设备是I/O控制器，它是操作系统软件和硬件设备之间的接口，它接收CPU的命令，并控制I/O设备进行实际的操作。返回本节5.2.2中断控制方式（1）将允许启动和允许中断的控制字写入设备控制中，启动该设备进行输入操作。（2）该进程放弃处理机，等待输入的完成。（3）当输入完成时，输入设备通过中

6、断请求线向CPU发出中断请求信号。（4）将等待输入完成的那个进程唤醒，进入就绪状态，并返回到被中断的进程继续执行。（5）操作系统进程调度程序选中提出的请求并得到获取数据的进程，该进程从约定的内存特定单元中取出数据继续工作。返回本节5.2.3DMA方式DMA方式的特点是：（1）数据传送的基本单位是数据块。（2）所传送的数据是从设备送内存，或者相反。（3）仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时，才需中断CPU，请求干预，整块数据的传送是在DMA控制器控制下完成的。图5.1DMA控制器与其他部件的关系CPU主存DMA控制器I/

7、O设备返回本节5.2.4通道控制方式每条通道指令应包含以下的内容：（1）操作码：它规定指令所执行的操作，如读、写等。（2）内存地址：标明数据传送时内存的首址。（3）计数：表示传送数据的字节数。（4）通道程序结束位R0，表示通道程序是否结束。R0=1表示本条指令是最后一条指令。（5）记录结束标志R1，表示所处理记录是否结束。图5.2通道方式的数据传送结构返回本节5.3缓冲技术5.3.1缓冲的引入5.3.2单缓冲5.3.3双缓冲5.3.4环形缓冲5.3.5缓冲池返回首页5.3.1缓冲的引入1．缓和处理机和I/O设备间速度不匹

8、配的矛盾2．减少对CPU的中断次数3．提高CPU和I/O设备之间的并行性返回本节5.3.2单缓冲单缓冲是操作系统提供的最简单的一种缓冲形式。每当一个进程发出一个I/O请求时，操作系统便在主存中为之分配一缓冲区，该缓冲区用来临时存放输入/输出数据。单缓冲方式由于只有一个缓冲区，这一缓冲区在某一时刻能存放输入数据或输出数