第七章--设备管理ppt课件.ppt

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1、第七章设备管理1第一节概述I/0管理负责数据传输控制和对计算机系统中除CPU、主存以外其他设备的管理。通常把I/O设备及其接口线路、控制部件、通道和管理软件称为I/O系统，把主存和外围设备的介质间的信息传送操作称为输入输出操作。分类存储设备：块设备输入设备：字符设备输出设备：字符设备顺序存取存储设备直接存取存储设备2不同外部设备的主要差别所在：1、数据传输率：从每秒几十个字符到每秒几个KB，相差几万倍。2、数据表示方式：不同设备采用不同字符表和奇偶校验码。3、传输单位：慢速设备以字符为单位，快速设备以块为单位，可相差几千倍。4、出错条件：错误的性质、形式、后果、报错方式、应对措施

2、都不一样。设备管理是操作系统各层中最庞杂最琐碎的部分。3设备管理应具有的功能1、外围设备中断处理2、缓冲区管理3、外围设备的登记和使用情况跟踪以及分配和回收4、外围设备驱动调度5、虚拟设备及其实现4设备管理的目标1、提高设备的使用效率2、设备独立性3、设备处理的一致性4、字符代码的独立性5提高设备的使用效率并行性，实现设备的并行操作：使设备传输与CPU运行高度重叠，设备与设备之间的运行也能高度重叠通道：控制一台或多台外部设备工作，负责外设和主存之间的信息传输，一旦启动就能独立于CPU运行，这样能使CPU和通道并行操作，而且CPU与各种外设也能并行工作。中断OS相应模块6方便用户的

3、使用设备的独立性：地址：程序地址、内存地址设备名：逻辑设备名、物理设备名逻辑名：用户自己指定的，暂时的、可更改的。物理名：系统提供的设备的标准名称，永久的、不可更改的。设备独立性：用户在编制程序时所使用的设备与实际使用的设备无关。7设备独立性的实现用户一级的实现：进行逻辑指派OS的I/O管理模块：建立逻辑设备名和物理设备名的联接，并且在进程请求设备时进行设备分配和设备传输控制。优点：使程序所对应的进程在执行中可利用该类设备中的任一台物理设备，而不必仅限于使用具体某一台。8字符代码的独立性各种外部设备所使用的字符代码不同。为了实现字符代码的独立性，要找出一种所有字符码的统一内码表示

4、形式（内部字符码），翻译机构，在I/O时执行相应的转换。能够处理多种字符码的外设，应该为每种字符代码提供各自的翻译机构。9设备管理的功能1、状态跟踪为了对设备实施分配和控制，系统在任何时间内都能快速的跟踪设备状态。DCB2、设备分配：作业级、进程级分配策略、分配方式、分配技术和选择用户的算法设备要物理的分配给进程（或作业），当它们使用完毕时系统要及时收回，以备重新分配。103、设备控制每个设备带有相应参数的特定的I/O指令，一些设备只响应某个命令子集。设备处理程序将通过控制命令映射或联系到每个设备的特定的指令，启动设备、然后进行中断处理、结束使用处理。设备驱动、设备中断处理11数

5、据结构1、DCB：硬件特性、连接和使用情况。内存，在设备装入系统时创建。（1）设备标识符（2）设备属性：反映设备的相应特性和类型。传输速度、图形字符集（3）设备I/O总线地址：设备和CPU通过I/O总线连接起来，它在总线上有个地址。（4）设备状态；设备当前所处的状态。（5）等待队列指针：等待使用该设备的进程组成等待队列。首指针122、设备开关表使用DCB的动机之一是要为I/O管理提供一个不变的界面，每个I/O请求都要转换成调用一个能执行I/O操作的设备例程。通过操作码检索“设备开关表”以找到相应的设备例程地址，若不具备相应功能的设备在其例程地址上可以填“-1”或统一的设备出错处理

6、程序的入口地址。在设备开关表中设立该设备的DCB指针或设备DCB在系统总的DCB表中的编号。13I/O控制方式I/O控制在计算机处理中具有重要的地位，为了有效的实现物理I/O操作，必须通过硬、软件技术，对CPU和I/O设备的职能进行合理分工，以调解系统性能和硬件成本之间的矛盾。按照I/O控制器功能的强弱，以及和CPU之间联系方式的不同，可把I/O设备的控制方式分为四类，它们的主要差别是在于中央处理器和外围设备并行工作的方式不同、并行工作的程度不同。141、询问方式（直接控制方式）：I/O指令或询问指令测试一台设备的忙闲标志位，决定主存储器和外围设备是否交换一个字符或一个字。一旦C

7、PU启动I/O设备，便不再查询I/O的准备情况，终止了原程序的执行。CPU在反复查询过程中，浪费了宝贵的CPU时间；同时，I/O准备就绪后，CPU参与数据的传送工作，此时CPU也不能执行原程序。CPU和I/O实际上是串行的工作方式。2、中断方式：外围设备有了反映其状态的能力，仅当操作正常或异常结束时才中断CPU。实现了一定程度的并行操作。153、DMA方式（DirectMemoryAccess）中断方式消除了程序查询方式的忙式测试，提高了CPU资源的利用率，但是在响应中断请求后，