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操 作 系 统 5.1 概述 设备的分类 存储设备 计算机用来保存信息的设备。 如：磁盘 输入输出设备 接收来自计算机外部的信息或将计算机内部的信息送向计算机外部的设备。 如：键盘、鼠标、显示器 3. 按设备使用的角度分类 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，被模拟的设备称为虚拟设备。 常用共享设备模拟独占设备，用高速设备模拟低速设备。 如：SPOOLing技术，用硬盘模拟I/O设备 设备管理的功能 设备分配与回收 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 5.2 数据传送控制方式 包括： 5.2.1 程序直接控制方式 5.2.2 中断控制方式 5.2.3 DMA控制方式 5.2.4 通道控制方式 5.2.1 程序直接控制方式 输入控制流程 5.2.2 中断控制方式 输入控制流程 5.2.3 DMA方式 输入控制流程 DMA方式与中断控制方式的比较 5.2.4 通道控制方式 DMA方式与通道控制方式的比较 5.3 缓冲技术 （1）单缓冲 （2）双缓冲 （3）多缓冲 5.3.4 缓冲池的管理 缓冲池的工作方式 5.4 设备分配 5.4.1 数据结构 （2）系统设备表 （3）控制器控制表 （4）通道控制表 5.4.2 设备分配原则 5.4.3 设备分配策略 （2）共享设备的分配 （3）虚拟设备的分配 SPOOLing技术(外围设备同时联机操作) SPOOLing系统的基本原理 图示： 5.4.4 设备分配算法 5.5 I/O软件 5.5.2 中断处理程序 5.3.4 缓冲池的结构 缓冲池由多个缓冲区组成。 缓冲区由两部分组成： 用来标识该缓冲区和用于管理的缓冲首部 用于存放数据的缓冲体。 缓冲首部和缓冲体一一对应。 缓冲首部 缓冲队列连接指针 缓冲区号 互斥标识位 设备号 设备上的数据块号 对缓冲池的管理是通过对每一个缓冲区的缓冲首部进行操作实现的。 系统把各缓冲区按其使用状况连成如下三种队列： （1）空白缓冲队列em 队首指针为F（em） 队尾指针为L（em） （2）装满输入数据的输入缓冲队列in 队首指针为F（in） 队尾指针为L（in） （3）装满输出数据的输出缓冲队列out 队首指针为F（out） 队尾指针为L（out） 缓冲区队列 缓冲区 F(em) L(em) 缓冲区 …… 缓冲区 缓冲区 F(in) L(in) 缓冲区 …… 缓冲区 缓冲区 F(out) L(out) 缓冲区 …… 缓冲区 【工作缓冲区】 系统（或用户进程）从这三种队列中申请和取出缓冲区，并用得到的缓冲区进行存数、取数操作，在存数、取数操作结束后，再将缓冲区放入相应的队列。这些缓冲区被称为工作缓冲区。 工作缓冲区包括： （1）收容输入缓冲区hin 用于收容设备输入数据 （2）提取输入缓冲区sin 用于提取设备输入数据 （3）收容输出缓冲区hout 用于收容CPU输出数据 （4）提取输出缓冲区sout 用于提取CPU输出数据 缓冲池的工作缓冲区 hin sin sout hout 缓冲池 收容输入 提取输入 收容输出 提取输出 I/O设备 CPU 当进程需要输入数据时： 系统从空缓冲队列em的队首摘下一个空缓冲区作为收容输入工作缓冲区hin? 将数据输入到hin中 ? 将hin挂在输入缓冲队列in的末尾 （1）收容输入 当进程需要输入数据进行计算时： 系统从输入缓冲队列in的队首取一个输入缓冲区作为提取输入工作缓冲区sin? 进程从缓冲区sin中提取数据? 将缓冲区sin挂到空缓冲区队列em的末尾。 （2）提取输入 当进程需要输出数据时： 系统从空缓冲队列em的队首取得一个空缓冲区作为收容输出工作缓冲区hout? 向hout中输出数据? 将hout挂在输出缓冲队列out的末尾。 （3）收容输出 当要进行输出操作时： 从输出缓冲队列out的队首取一个输出缓冲区作为提取输出工作缓冲区sout? 当数据提取完毕? 将该缓冲区挂在空缓冲区队列em的末尾。 （4）提取输出 【任务】 按照一定的策略为申请设备的进程分配合适的设备、控制器和通道。 为了提高系统的适应性和均衡性，还应考虑设备的安全性，即：设备分配不能导致死锁现象发生。 （1）设备控制表 Device Control Table （DCT ） 反映设备的特性、设备和I/O控制器的连接情况 每个设备有一张DCT 在系统生成时或在该设备和系统连接时创建 设备控