操作系统第8章输入输出设备管理.ppt

第8章 输入/输出设备管理;本章的主要内容如下： 输入/输出系统 设备控制器 输入/输出控制方式 缓冲管理 输入/输出软件 设备分配与回收 ;8.1.1 输入/输出系统;2．小型计算机和微型计算机;? 1984年推出的工业标准结构ISA（Industry Standard Architecture）总线，其带宽为2Mb/s，适用于处理器为80286的计算机。 ? 1988年推出的扩展工业标准结构EISA（Expansion Industry Standard Architecture）总线，带宽可以达到32Mb/s，适用于处理器为80386类的计算机。 ? 1990年，为了适应多媒体、高质量图形处理技术和网络应用，推出了适合处理器为80486类计算机的VESA（Video Electronic Standard Association）总线，带宽增加到132Mb/s。 ? 1992年，随着Pentium系列CPU的出现，单总线结构已经不能满足系统性能要求，推出了的具有全局总线和局部总线的PCI总线，如图8.4所示。 ;图8.4 通用计算机组织结构;1.按传输速率分类 （1）低速设备：指传输速率为每秒钟几个字节至数百个字节的一类设备。（键盘，MOUSE） （2）中速设备：指传输速率在每秒钟数千个字节至数十千个字节的一类设备。（打印机） （3）高速设备：指传输速率在数百千个字节至数兆字节的一类设备。（磁盘，磁带）;2.按信息交换的单位分类 （1）块设备：信息的存取以数据块为单位。 属于有结构设备。典型的块设备是磁盘，每个盘块的大小为512B~4KB。 磁盘设备的基本特征：传输速率较高； 可寻址(有结构） I/O采用DMA方式。 （2）字符设备：基本单位是字符，用于数据的输入和输出。属于无结构设备。交互式终端、打印机等都属于字符设备。 它的基本特征是：传输速率较低； 不可寻址(无结构） I/O常采用中断驱动方式。;3.按设备的共享属性分类 （1）独占设备： 指在一段时间内只允许一个用户（进程）访问的设备，即临界资源。 （2）共享设备： 指在一段时间内允许多个进程同时访问的设备。共享设备必须是可寻址的和可随机访问的设备。典型的共享设备是磁盘。 （3）虚拟设备： 指通过虚拟技术将一台独占设备变换为若干台逻辑设备，供若干个用户（进程）同时使用，通常把这种经过虚拟技术处理后的设备，称为虚拟设备。(如打印机) 另外：系统设备/用户设备 输入，输出，输入输出设备;8.2 设备控制器;图8.5 设备控制器组成; 1)内存映像编址:端口和内存的地址进行统一地编址。主机把输入/输出端口看作一个存储单元，对输入/输出设备的读写操作等同于对存储器的操作。 优点:不需要专门的I/O指令，对存储器操作的指令可用于对输入/输出端口的操作 缺点:I/O端口操作的指令需要占用内存空间。 2)输入/输出独立编址:系统中所有端口独立分配地址空间，与内存的地址空间没有关系，主机使用专门的I/O指令对端口进行操作。 优点:外部设备不占用内存的地址空间，在程序设计时，容易区分是对内存操作还是对输入/输出端口操作。 缺点:I/O端口操作的指令类型少(用IN和OUT指令),操作不灵活;8.3 输入/输出控制方式;向I/O控制器发读命令; ;图8.6 个人计算机的部分设备控制器信息;8.3.3 直接存储器访问（DMA）方式;图8.8 DMA控制器组成;启动DMA传送命令;8.3.4 通道（channel）方式;通道程序: 通道是通过执行通道程序，并与设备控制器来共同实现对I/O设备的控制的。 通道程序是由一系列的通道指令（或称为通道命令）所构成。每条指令中包含下列信息： （1）操作码：R，W，CONTROL （2）内存地址：存取首址 （3）计数：数据交换量 （4）通道程序结束位P：0/1 （5）记录结束标志R：0/1相同记录否;;图8.9 字节多路通道（byte multiplexor channal）;图8.10 数组选择通道（block selector channal）;结合了数组选择通道传送速度高和字节多路通道能进行分时并发传送多个设备数据的优点。 1)一台设备