第六章设备管理 设备与IO管理.pptVIP

第八章 设备与I/O管理 设备及其分类 设备的物理特性 IO传输方式（查询、中断、通道、DMA） 设备分配与去配 设备驱动 设备调度 缓冲技术 输入输出进程 RAID技术 虚拟设备 8.1 设备及其分类 用途 存储型设备 磁盘，磁带，光盘 IO型设备 扫描仪，打印机，mouse，keyboard，monitor， 网络设备 网卡，交换机，etc. 8.1 设备及其分类 管理 共享型设备（块型） 多个进程的IO操作以块为单位可以交叉 独占型设备（块型） 多个进程的IO操作以块为单位不宜交叉 独占型设备（字符型） 多个进程的IO操作以字符为单位不能交叉 8.2 设备的物理特性 8.3 I/O 传输方式 IO操作演变历史 程序查询方式 (programmed IO) (polling) CPU and Device can not work in parallel 中断方式 (interrupt) CPU and device can work in parallel, too many interrupts for CPU 通道方式 (channel) special processor for dealing with io operations 直接内存方式 (DMA) DMA controller in charge of block io 8.3.1 程序控制查询方式 8.3.2 中断驱动方式 CPU 计算 启动设备 计算 … 计算 中断处理 计算 8.3.3 DMA方式 DMA控制器内部：操作码寄存器、操作数寄存器、忙碌标记寄存器、状态寄存器，控制寄存器用以指明所用端口号、I/O传输方向、传输单位等。DMA控制器通过总线与设备、内存相连。无论DMA位置何处，都可以独立CPU直接访问总线 。 8.3.3 DMA方式 ①CPU将操作量送到DMA控制器的操作数寄存器，包括内存起始地址、传输数量等； ②CPU将操作码送到DMA控制器的操作码寄存器以启动DMA控制器，DMA控制器将忙碌寄存器置位，表明此期间不接受新命令； ③DMA控制器与设备交往，数据：设备——缓冲区； ④DMA控制器复制数据：缓冲区——内存空间； ⑤记数器减1，重复上述过程③─④直至计数器为0，此时DMA控制器向CPU发出中断信号. 8.3.4 通道方式 通道 负责IO操作的处理机 指令系统 基本操作：控制、读、写、转移、结束 指令格式：（操作码，传输量，特征位，地址） 运控部件 CAW，CCW，CSW，CDW 存储区域（与CPU共用内存,通道内有缓冲区） 通道程序，IO数据（channel does have its buffers） 8.3.4 通道方式 通道是专门负责I/O操作的处理机，除DMA数据块传输功能之外，通道具有更加强大的I/O传输功能. 相同点：(1)以内存为中心；(2)支持块传输. 不同点：通道是专门的处理机，有自己的指令系统，可以实施复杂的I/O控制. 1. 通道指令系统 (1) 基本操作 空操作: 不执行任何操作, 顺取下一条指令; 读操作: 从指定设备输入一批数据; 写操作: 向指定设备输出一批数据; 控制操作: 控制外部设备机械性动作, 如磁带反绕、磁盘引臂移动、打印纸换页等; 转移操作: 实现指令的非顺序执行; 结束操作: 通道程序执行完毕, 向主机发送通道中断信号. (2) 指令格式 2. 通道运控部件 (1) 通道地址字(CAW)：记录下一条通道指令存放的地址, 其功能类似于中央处理机的指令计数器PC. (2) 通道命令字(CCW)：保存正在执行的通道指令, 其作用相当于中央处理机的指令寄存器. (3) 通道状态字(CSW)：记载通道、控制器、设备的状态. 包括I/O传输完成信息, 出错信息, 复执次数等; (4) 通道数据字(CDW)：暂存内存与设备之间I/O传输的数据. 3. 通道存储区域 与主机共享同内存, 通道使用内存具有如下两个用途: (1) 保存通道程序: 通道程序是通道指令的有序序列, 由系统中的输入输出进程根据用户进程的I/O要求来确定. 通道程序可能是事先编制好的, 也可能是临时动态产生的. (2) 保存交换数据: 对于输入操作来说, 内存地址空间用于保存将由输入设备读入的数据; 对于输出操作来说, 内存地址空间保存将向输出设备输出的数据. 通道类型 字节多路通道(byte multiplexer channel) 多个非分配型子通道，连接低速外围设备 数组选择通道(block selector channel) 一个分配型子通道，连接多台高速设备 数组多路通道(block multiplexer channel) 多个非分配型子通道，连接多台高速