设备管理ppt课件.ppt

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1、设备管理概述I/O系统设备管理的目标、功能I/O软件系统设备管理相关技术设备处理一、概述1、I/O系统（1）I/O系统的组成（2）I/O性能经常成为系统性能的瓶颈CPU性能不等于系统性能响应时间也是一个重要因素CPU性能越高，与I/O差距越大弥补：更多的进程；但进程切换多，系统开销大（3）OS庞大、复杂主要源于I/O系统外设种类繁多，结构各异输入输出数据信号类型不同速度差异很大（4）与其他功能联系密切，特别是文件系统和磁盘存储系统（1）按使用特性分存储型设备输入型设备输出型设备输入输出型设备（交互型设备

2、）2、设备的分类（2）按数据组织分块设备以数据块为单位存储、传输信息字符设备以字符为单位存储、传输信息（3）按设备的从属关系分系统设备指操作系统生成时，登记在系统中的标准设备（如终端、打印机、磁盘机等）用户设备指在系统生成时，未登记在系统中的非标准设备。对于这类设备的处理程序由用户提供，并将其纳入系统，由系统代替用户实施管理。（4）按资源分配角度分独占设备：在一段时间内只能有一个进程使用的设备，一般为低速I/O设备（如打印机，磁带等）共享设备：在一段时间内可有多个进程共同使用的设备，多个进程以交叉的方式

3、来使用设备，其资源利用率高（如硬盘）虚拟设备：在一类设备上模拟另一类设备，常用共享设备模拟独占设备，用高速设备模拟低速设备，被模拟的设备称为虚拟设备目的：将慢速的独占设备改造成多个用户可共享的设备，提高设备的利用率（实例：SPOOLing技术，利用虚设备技术——用硬盘模拟输入输出设备）（5）从程序使用角度分逻辑设备、物理设备（6）按数据传输率分高速设备、低速设备（7）按接口分与用户交流：显示器，键盘，鼠标，打印机等与电子设备交流：磁盘、磁带等通信：与远程设备通信：调制解调器各类设备的差别：数据传输率应用

4、控制的复杂性传输单位数据表示出错条件（1）按照用户的请求，控制设备的各种操作，完成I/O设备与内存之间的数据交换（包括设备分配与回收；设备驱动程序；设备中断处理；缓冲区管理），最终完成用户的I/O请求3.设备管理的目标和任务设备分配与回收记录设备的状态根据用户的请求和设备的类型，采用一定的分配算法，选择一条数据通路建立统一的独立于设备的接口完成设备驱动程序，实现真正的I/O操作处理外部设备的中断处理管理I/O缓冲区功能（2）向用户提供使用外部设备的方便接口，使用户摆脱繁琐的编程负担方便性友好界面透明性逻

5、辑设备与物理设备、屏蔽硬件细节（设备的物理细节，错误处理，不同I/O的差异性）（3）充分利用各种技术（通道，中断，缓冲等）提高CPU与设备、设备与设备之间的并行工作能力，充分利用资源，提高资源利用率并行性均衡性（使设备充分忙碌）（4）保证在多道程序环境下，当多个进程竞争使用设备时，按一定策略分配和管理各种设备，使系统能有条不紊的工作（5）保护设备传送或管理的数据应该是安全的、不被破坏的、保密的（6）与设备无关性（设备独立性）用户在编制程序时，使用逻辑设备名，由系统实现从逻辑设备到物理设备（实际设备）的转

6、换。这样，用户能独立于具体物理设备而方便地使用设备用户申请使用设备时，只需要指定设备类型，而无须指定具体物理设备，系统根据当前的请求，及设备分配的情况，在相同类别设备中，选择一个空闲设备，并将其分配给一个申请进程统一性：对不同的设备采取统一的操作方式，在用户程序中使用的是逻辑设备优点：设备忙碌或设备故障时，用户不必修改程序改善了系统的可适应性和可扩展性I／O软件的基本思想是按分层的思想构成，较低层软件要使较高层软件独立于硬件的特性，较高层软件则要向用户提供一个友好的、清晰的、简单的、功能更强的接口二、I

7、/O软件系统设备独立性。用户在编写使用软盘或硬盘上文件的程序时，无需为不同的设备类型而修改程序就可以使用统一命名。与设备独立性密切相关。一个文件或一个设备的名字只应是一个简单的字符串或一个整数，不应依赖于设备出错处理。一般来说，数据传输中的错误应尽可能地在接近硬件层上处理处理可共享设备和独占设备的管理1.I／O软件系统的目标2.中断处理程序每个进程在启动一个I／O操作后阻塞直到I／O操作完成并产生一个中断由操作系统接管CPU后唤醒该进程为止3.设备驱动程序与设备密切相关的代码放在设备驱动程序中，每个设备

8、驱动程序处理一种设备类型每一个控制器都设有一个或多个设备寄存器，用来存放向设备发送的命令和参数。设备驱动程序负责释放这些命令，并监督它们正确执行一般，设备驱动程序的任务是接收来自与设备无关的上层软件的抽象请求，并执行这个请求4.与设备独立的软件虽然I／O软件中一部分是设备专用的，但大部分软件是与设备无关的。设备驱动程序与设备独立性软件之间的确切界限是依赖于具体系统的实现所有设备都需要的功能，并且向用户级软件提供一个统一的接口资源对象统一命名