设备管理-07.ppt

第7章 设备管理 7.1 I/O系统 7.2 数据传送控制方式 7.3 缓冲技术 7.4 中断技术 7.5 设备分配技术 7.6 I/O进程控制 7.7 磁盘存储管理 教学纲要 教学目的与要求 设备管理的功能和任务 掌握数据传送方式 掌握中断技术和缓冲技术 掌握设备分配的方式和I/O进程控制的过程 教学重点和难点 设备管理的功能 数据传送:DMA方式及通道控制方式 中断的概念及处理过程 缓冲技术的概念及缓冲池的管理 I/O进程控制过程 引言 设备管理的对象 I/O对象 设备管理的任务 完成用户提出的I/O请求，提高I/O速率以及提高I/O设备的利用率。 设备管理的功能 缓冲区管理 设备分配 设备处理 虚拟设备 实现设备独立性 7.1 I/O系统 7.1.1 I/O设备 7.1.2 设备控制器 7.1.3 I/O通道 7.1.4 总线系统 7.1.1 I/O设备 1．按传输速率分类 低速设备：键盘、鼠标 中速设备：打印机 高速设备：磁盘 2．按传输的信息特点分类 字符设备：键盘 块设备：磁盘 3．按设备共享属性分类 独占设备：打印机、磁带机 共享设备：磁盘 虚拟设备 设备与控制器之间的接口 CPU―――控制器―――设备 三种信号： （1）数据信号：——双向，有缓存 （2）控制信号：控制器发给设备；要求其完成相关操作 （3）状态信号：设备发给控制器，后者“显示”； 设备与控制器之间的接口 7.1.2 设备控制器（一） 基本概念 设备控制器是CPU与I/O设备之间的硬件接口，它接收从CPU发来的命令，并去控制一个或多个设备。 基本功能 1）接收和识别命令 应有相应的Register来存放命令（“命令寄存器”） 2.数据交换 CPU——控制器的数据寄存器——设备 7.1.2 设备控制器（二） 基本功能 3) 标识和报告设备的状态 设备控制器中应用“状态寄存器” 4) 地址识别 CPU通过“地址”与设备通信，设备控制器应能识别它所控制的设备地址以及其各寄存器的地址。 5) 数据缓冲 6) 差错控制 设备控制器的组成（一） 设备控制器的组成（二） 设备控制器的组成 各类寄存器：数据、命令、状态 信号线：数据线(独立寻址、内存寻址)、地址线、控制线 I/O逻辑：在其控制下完成与CPU、设备的通信。 7.1.3 I/O 通道 通道的概念 通道是一个独立于CPU的专管输入输出控制的处理机，它控制设备与内存直接进行数据交换。它有自己的通道指令，这些通道指令受CPU启动，并在操作结束时向CPU发中断信号。 引入的目的 解脱CPU对I/O的组织、管理。 CPU只需发送I/O命令给通道，通道通过调用内存中的相应通道程序完成任务。 通道的类型（一） 字节多路通道 以字节为基本传输单位，当一子通道控制的某台外设交换了一个字节后，就转向下一个子通道，以控制下一台设备传送一个字节。 实现了子通道的循环轮转，以达到多路控制的目的。 主要用来控制低速、并且以字节为基本传送单位的设备。如打印机。 通道的类型（二） 数组选择通道 一次执行一个通道程序，控制一台设备连续地传送一批数据，当一个程序执行完后，才转向下一个程序。 优点：传输速度高。 缺点：一次只能控制一台设备进行I/O操作。 主要用来控制高速外设。如磁盘。 通道的类型（三） 数组多路通道 是上述两种通道的折中，可以分时的方式执行多道程序，每道程序可传送一组数据。它主要用于中速设备的控制。如磁带机。 在一大型系统中可以同时存在这三种类型的通道以便控制各种不同类型的设备。 7.1.4 总线系统 微机I/O系统 7.2 数据传送控制方式 7.2.1 程序直接控制方式 7.2.2 中断控制方式 7.2.3 DMA方式 7.2.4 通道控制方式 7.2.1 程序直接控制方式 定义 指由用户程序（或进程）直接控制内存或CPU和外围设备之间进行信息传送的方式。通常又称为“忙—等”方式或循环测试方式。 工作方式 P168 程序直接控制方式（二） 特点 控制者是用户进程 控制简单，不需多少硬件支持 缺点 CPU和外围设备只能串行工作 CPU在一段时间内只能和一台外围设备交换数据信息 无法发现和处理由于设备或其他硬件所产生的错误 7.2.2 中断控制方式 中断控制方式的处理过程 用户启动某个I/O设备进行输入，由CPU向相应的设备控制器发出一条I/O 命令 阻塞用户进程并将CPU调度给其他就绪进程 相应的I/O设备完成输入工作时，设备控制器将向CPU发送一I/O中断信号 CPU响应中断，由