操作系统原理第8章输入输出设备管理

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1、操作系统原理OperatingSystemPrinciples四川大学计算机学院段磊leiduan@scu.edu.cn2014第8章输入/输出设备管理设备管理是操作系统管理功能中最庞杂和琐碎的部分。设备管理的主要目标：提高系统效率为用户或高层应用提供方便的接口支持设备共享2021/9/17《计算机操作系统》-第8章3/86输入/输出设备管理：输入/输出设备控制缓冲管理设备独立性设备分配虚拟设备磁盘存储器管理设备控制方式：程序控制方式中断方式直接存储器访问（DMA）方式通道方式虚拟设备：SPOOLing缓冲管理：单缓冲区双缓冲区循环缓冲缓冲池磁盘存储器管理：磁盘存

2、储空间的划分，磁盘存储空间的分配和回收。回顾：操作系统的功能2021/9/17《计算机操作系统》-第8章4/86I/O设备管理概述操作系统I/O硬件管理I/O软件管理上层用户程序（应用层）设备控制器命令寄存器DMA底层硬件设备（物理层）中断处理程序设备驱动程序设备无关程序用户进程2021/9/17《计算机操作系统》-第8章5/86I/O软件体系结构中断处理程序底层硬件设备设备驱动程序用户I/O软件设备无关软件I/O请求I/O响应提供系统库调用，供人员使用；提供类似Spooling这样的精灵守护进程管理共享设备命名、保护、阻塞、缓冲建立设备寄存器、解决错误处理中断信

3、号I/O设备管理概述2021/9/17《计算机操作系统》-第8章6/86本章目录8.1输入/输出系统8.2设备控制器8.3输入/输出控制方式8.4缓冲管理8.5输入/输出软件8.6设备分配和回收2021/9/17《计算机操作系统》-第8章7/86本章目录8.1输入/输出系统输入/输出系统（发展）输入/输出设备（分类）传输率数据组织形式共享属性设备管理的功能8.2设备控制器8.3输入/输出控制方式8.4缓冲管理8.5输入/输出软件8.6设备分配和回收2021/9/17《计算机操作系统》-第8章8/868.1.1输入/输出系统大型计算机的输入/输出系统小型计算机和微型

4、计算机的输入/输出系统2021/9/17《计算机操作系统》-第8章9/86大型机输入/输出系统大型机的组织结构：主机Host通道Channel设备控制单元DCU2021/9/17《计算机操作系统》-第8章10/86大型机输入/输出系统通过网络应用进行扩展在通道和设备控制单元之间增加交换机，将一个系统连接到多个系统2021/9/17《计算机操作系统》-第8章11/86小型机和微机的输入/输出系统小型机的总线组织结构：ISA:工业标准结构总线EISA:扩展工业标准结构VESA:32位标准的计算机局部总线PCI:外设组件互连标准基于总线的组织结构:形式简单，实现

5、方便，性能可靠2021/9/17《计算机操作系统》-第8章12/86通用计算机组织结构--具有全局总线和局部总线的PCI总线2021/9/17《计算机操作系统》-第8章13/868.1.2输入/输出设备输入设备将各种外部设备的信息送入到计算机输出设备将计算机内存中已经处理好的信息输出到外部设备中计算机输入/输出设备的种类和数量繁多，按照应用和速度等的不同有不同的分类2021/9/17《计算机操作系统》-第8章14/86按照输入/输出设备的传输率分类即按速度分：低速设备键盘、打印机中速设备磁盘、监视器高速设备网卡、调制解调器2021/9/17《计算机操作系统》-第

6、8章15/86按照设备的数据组织形式分类字符设备以字符方式进行数据的输入和输出传输率较低，不可寻址，中断驱动方式传输交互式终端、打印机块设备以数据块的方式进行数据的输入和输出传输速率较高，可寻址，DMA方式进行传输磁盘,可定位2021/9/17《计算机操作系统》-第8章16/86按照设备的数据组织形式分类字符设备以字符方式进行数据的输入和输出传输率较低，不可寻址，中断驱动方式传输交互式终端、打印机块设备以数据块的方式进行数据的输入和输出传输速率较高，可寻址，DMA方式进行传输磁盘,可定位2021/9/17《计算机操作系统》-第8章17/86按照设备的共享属性分类独

7、占设备如：临界资源共享设备如：磁盘。虚拟设备本身固有属性为独占，但将其虚拟为几个逻辑设备。2021/9/17《计算机操作系统》-第8章18/86按照设备的交互对象分类人机交互设备如：视频显示设备、键盘、鼠标、打印机与计算机或其他电子设备交互的设备如：磁盘、磁带、传感器、控制器计算机间的通信设备如：网卡、调制解调器2021/9/17《计算机操作系统》-第8章19/86按照设备的交互方向分类输入（可读）如：键盘、扫描仪输出（可写）如：显示设备、打印机输入/输出（可读写）如：磁盘、网卡2021/9/17《计算机操作系统》-第8章20/868.1.3设备管理的功能对设备的

8、控制将用户