《操作系统原理教程(第二版)》-第4章__设备管理pptCo

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1、第4章设备管理4.1设备管理概述4.2输入输出系统4.3设备分配与回收4.4设备处理4.5设备管理采用的技术本章结束！4.1设备管理概述4.1.1设备管理的主要任务设备是指计算机系统中的外部设备，它包括外存、输入设备和输出设备（I/O设备）。外存的管理和使用，请参考文件管理一章。设备管理的主要任务是完成用户提出的输入输出请求，为用户分配输入输出设备，提高CPU与输入输出设备的利用率，提高输入输出设备的速度，方便用户使用输入输出设备。第4章设备管理4.1设备管理概述4.1.2设备管理的主要功能1.缓

2、冲管理它是管理好各种类型的缓冲区，协调各类设备的工作速度，提高系统的使用效率。它通过单缓冲区、双缓冲区或缓冲池等机制来实现。2.设备分配与回收它是根据用户提出的输入输出请求，为其分配所需要的设备，用户使用完后，回收分配的设备。它通过设备控制表、控制器控制表、通道控制表和系统设备表记录设备的使用情况，实现设备的分配与回收。第4章设备管理4.1设备管理概述4.1.2设备管理的主要功能3.设备处理它是实现CPU和设备控制器之间的通信。它通过相应的设备处理程序来实现。4.虚拟设备它是把每次只允许一个进程使

3、用的物理设备，改造为能同时供多个进程共享的设备。第4章设备管理4.1设备管理概述4.1.3设备的分类1．按设备的从属关系分类(1)系统设备。系统设备是指操作系统生成时已经登记在操作系统中的标准设备，如键盘、显示器、打印机等。(2)用户设备。用户设备是指操作系统生成时未登记在操作系统中的非标准设备，如绘图仪、扫描仪等。2．按操作特性分类(1)存储设备。存储设备是指用来存放信息的设备，如磁盘、磁带等。(2)输入输出设备。输入输出设备是指向CPU传输信息和输出加工处理信息的设备，如键盘、显示器、打印机等

4、。第4章设备管理4.1设备管理概述4.1.3设备的分类3．按设备共享属性分类(1)独享设备。独享设备是指在一段时间内只允许一个进程访问的设备。系统一旦把这种设备分配给一个进程后，便由该进程独占，直到用完释放，其他进程才能使用。多数低速设备都属于此类设备，如打印机。(2)共享设备。共享设备是指在一段时间内允许多个进程访问的设备，如磁盘。(3)虚拟设备。虚拟设备是指通过虚拟技术将一台独占设备变换为若干台逻辑设备，供若干个进程同时使用的设备，如虚拟打印机。第4章设备管理4.1设备管理概述4.1.3设备的

5、分类4．按信息交换单位分类(1)块设备。块设备是指处理信息的基本单位是字符块。一般块的大小为512B～4KB，如磁盘、磁带等。(2)字符设备。字符设备是指处理信息的基本单位是字符，如键盘、显示器、打印机等。第4章设备管理返回4.2输入输出系统4.2.1输入输出系统的结构对于不同规模的计算机系统，其输入输出系统的结构也有差异。通常把输入输出系统的结构分成两大类：微机输入输出系统和主机输入输出系统。1．微机输入输出系统微机输入输出系统一般采用总线输入输出系统结构，如图4-1所示。第4章设备管理4.2输

6、入输出系统4.2.1输入输出系统的结构1．微机输入输出系统CPU和主存是直接连接到总线上的。输入输出设备是通过设备控制器连接到总线上。CPU并不直接与输入输出设备进行通信，而是与设备控制器进行通信，并通过它去控制相应的设备。因此，设备控制器是处理器和设备之间的接口。应根据设备的类型，给设备配置与之相应的控制器，如磁盘控制器、打印机控制器等。第4章设备管理4.2输入输出系统4.2.1输入输出系统的结构2．主机输入输出系统当主机所配置的输入输出设备较多时，特别是配有较多的高速外设时，采用总线型输入输出

7、系统结构会加重CPU与总线的负担。因此，在这样的输入输出系统中不宜采用单总线结构，而是增加一级输入输出通道，用来代替CPU与各设备控制器进行通信，实现对控制器的控制。具有通道的输入输出系统结构如图4-2所示。第4章设备管理4.2输入输出系统4.2.2设备控制器1．设备控制器的概念设备控制器是CPU与外围设备之间的接口，是一个可编址设备，每一个地址对应一个设备。它接收从CPU发来的命令，并去控制输入输出设备的工作，使CPU从繁杂的设备控制事务中解脱出来，提高CPU的使用效率。设备控制器一般分成两大类

8、：一类是用于控制字符设备的控制器；另一类是用于控制块设备的控制器。第4章设备管理4.2输入输出系统4.2.2设备控制器2．设备控制器的功能。设备控制器实现设备与CPU的通信，一般功能：（1）接收和识别命令。接收和识别由CPU发送来的各种命令，并对这些命令进行译码。为此，在控制器中应设置相应的控制寄存器，用来存放接收的命令和参数，并对所接收的命令进行译码。（2）交换数据。实现CPU与控制器、控制器与设备之间的数据交换。对于前者，是通过数据总线，由CPU并行地把数据写入控制器，或从控制