第八章 输入输出相关管理 操作系统原理课件.pptVIP

第八章 输入输出管理 (一) I/O管理的基本概念 (二) 缓冲技术 (三) 设备分配技术 (四) I/O控制 (一) I/O管理概念 一. 设备分类 1. 存储设备 又称块设备，是存储信息的设备，如：磁盘、磁鼓。（以块为单位传输信息） 2. 输入输出设备 又称字符设备，能将信息从计算机外部输入到机内，或反之，如：键盘、显示器、打印机。 （以字符为单位传输信息）  二. 设备管理的设计目标 1. 提供使用方便且独立于设备的界面 统一：对各种不同的设备提供一致的界面 独立于设备：用户使用的设备与物理设备无关 2. 提高设备利用率 合理分配设备 提高设备与CPU、各外部设备之间的并行性 3. 设备处理的一致性 设备品种繁多、用法各异，逐一管理十分复杂； 输入输出系统应将设备的特性与处理它们的程序分开。 三. 设备管理功能 1. 状态跟踪 动态地记录各种设备的状态 2. 确定设备分配策略 决定设备分配策略，以确定谁、何时存取设备、使用多长时间。 3. 设备分配与回收 作业级——静态分配 作业进入系统时就进行分配，退出系统时就收回全部资源。 进程级——动态分配 进程需要使用某设备而提出申请时进行分配，使用完毕后立即将其收回。 4. 设备控制 实施设备驱动和中断处理的工作。 3. 实现设备独立性的优点 ? 方便用户 ? 改善设备利用率 ? 提高系统的可扩展性和可适应性 三. 设备控制块 1. 什么是设备控制块(DCB ) 系统为每一台设备都配置了一个用来记录设备的硬件特性、连接和使用情况的一组数据，称为设备控制块。 2. 设备控制块的内容 表8.1 设备控制块 dcb 1. 设备名 是设备的系统名，即设备的物理名。 2. 设备属性 是描述设备现行状态的一组属性 3. 命令转换表 转换表包含设备特定的I/O例程地址，不具备相应功能的设备在其例程地址上可以填“－1”。 设备名 设备属性 指向命令转换表的指针 在I/O总线上的设备地址 设备状态 当前用户进程指针 I/O请求队列指针 (二) 缓冲技术 一. 缓冲概念 1. 什么是缓冲 缓冲是两种不同速度的设备之间传输信息时平滑传输过程的常用手段。 2. 缓冲器 容量较小，是用来暂时存放数据的一种存储装置。 3. 缓冲区 用来保存在两设备之间或在设备和应用程序之间所传数据的内存区域. 4. 为什么引入缓冲 (1) 处理数据流的生产者与消费者间的速度差异 如：从调制解调器收到一个文件，并保存到硬盘上。 (2) 协调传输数据大小不一致的设备 在计算机网络中用来处理消息的分段和重组。 (3) 应用程序的拷贝语义 如：操作系统为保证系统调用write的正确语义，即应用程序要写入磁盘的数据就是write系统调用发生时的版本。 方法：在系统调用返回前将应用程序缓冲区复制到内核缓冲区。 5. 利用缓冲技术如何进行I/O操作 (1) 进程活动期间，请求从某字符设备读入数据 输入设备 BUF 进程 ┇ ┇ ① ② ③ ②与③需要同步 (2) 进程活动期间，请求从输出设备输出数据 输出设备 BUF 进程 ┇ ┇ ① ② ③ ②与③需要同步 二. 常用的缓冲技术 双缓冲、环形缓冲、缓冲池 １. 双缓冲 在双缓冲方案下，为输入或输出分配两个缓冲区buf1 、 buf2 。 (1) 输入数据时，如何利用双缓冲 (2) 输出数据时，如何利用双缓冲 (3) 缓冲区既用于输入，也用于输出数据时，如何利用双缓冲 　 (1) 输入数据时，如何利用双缓冲 输入设备 BUF1 进程 ┇ ┇ ① ② ③ BUF2 ② ③ (2) 输出数据时，如何利用双缓冲 输出设备 BUF1 进程 ┇ ┇ ① ② ③ BUF2 ② ③ 2. 说明使用双缓冲可以提高I/O的效率的例 sio，读一张卡片到 buf1 等待卡片输入机结束