设备管理培训课件(PPT 79页).pptVIP

第五章????设备管理 ;1.I/O性能经常成为系统性能的瓶颈 ;3.理解I/O的工作过程与结构是理解操作系统的工作过程与结构的关键 4.与其他功能联系密切，特别是文件系统; 1）按照用户的请求，控制设备的各种操作，完成I/O设备与内存之间的数据交换（包括设备分配与回收；设备驱动程序；设备中断处理；缓冲区管理），最终完成用户的I/O请求;2）向用户提供使用外部设备的方便接口，使用户摆脱繁琐的编程负担 方便性 友好界面 透明性 逻辑设备与物理设备、屏蔽硬件细节（设备的物理细节，错误处理，不同I/O的差异性） 3）充分利用各种技术（通道，中断，缓冲等）提高CPU与设备、设备与设备之间的并行工作能力，充分利用资源，提高资源利用率( 并行性、 均衡性）;4）保证在多道程序环境下，当多个进程竞争使用设备时，按一定策略分配和管理各种设备，使系统能有条不紊的工作 5）保护 设备传送或管理的数据应该是安全的、不被破坏的、必威体育官网网址的 ;6）与设备无关性（设备独立性） 用户在编制程序时，使用逻辑设备名，由系统实现从逻辑设备到物理设备的转换 用户能独立于具体物理设备而方便的使用设备 用户申请使用设备时，只需要指定设备类型，而无须指定具体物理设备，系统根据当前的请求，及设备分配的情况，在相同类别设备中，选择一个空闲设备，并将其分配给一个申请进程 ;（1）缓冲管理 （2）设备分配 （3）设备处理 （4）设备独立性和虚拟设备。;1、按数据传输速率分 高速设备 低速设备 2.按信息交换的单位分 块设备 以数据块为单位存储、传输信息 字符设备 以字符为单位存储、传输信息 ;1)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） 2)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） 3)虚拟设备;;系统设备 指操作系统生成时，登记在系统中的标准设备 （如终端、打印机、磁盘机等） 用户设备 指在系统生成时，未登记在系统中的非标准设备。对于这类设备的处理程序由用户提供，并将其纳入系统，由系统代替用户实施管理。 （如A/D，D/A转换器，CAD专用设备） ;6、从程序使用角度分 逻辑设备 物理设备 ; ;5.2.2设备与控制器之间的接口;5.2.3设备控制器;2、设备控制器的组成;5.2.4I/O通道;;;5.3I/O控制方式;;;;通道控制方式;通道程序;;指令的执行周期:;具有中断处理时的指令执行周期;从用户角度看中断;1. 缓冲技术的引入 缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。 减少对CPU的中断频率， 放宽对CPU中断响应时间的限制。 提高CPU和I/O设备之间的并行性。;利用缓冲寄存器实现缓冲 ;硬缓冲： 在设备中设置缓冲区，由硬件实现 软缓冲： 在内存中开辟一个空间，用作缓冲区 ;3. 几种缓冲技术;1. 单缓冲(Single Buffer) ;2. 双缓冲(Double Buffer) ;双缓冲（a）;双缓冲（b）;双机通信时缓冲区的设置 ;3 循环缓冲 ;2) 循环缓冲区的使用 ;4 缓冲池(Buffer Pool) ;;;2. Getbuf过程和Putbuf过程 ;3. 缓冲区的工作方式 ;5.5 设 备 分 配 ;图 5-14 设备控制表 ;2. 控制器控制表、 通道控制表和系统设备表 ;;5.5.2 设备分配时应考虑的因素 ;2. 设备分配算法 ;3. 设备分配中的安全性 ;5.5.3 独占设备的分配程序 ;为进程P分配所需的I/O设备;2. 设备分配程序的改进 ;5.6 设备处理 ; (3) 发出I/O命令，如果设备空闲，便立即启动I/O设备去完成指定的I/O操作；如果设备处于忙碌状态，则将请求者的请求块挂在设备队列上等待。 (4) 及时响应由控制器或通道发来的中断请求，并根据其中断类型调用相应的中断处理程序进行处理。 (5) 对于设置有通道的计算机系统，驱动程序还应能够根据用户的I/O请求，自动地构成通道程序。 ;2) 设备处理方式;3) 设备驱动程序的特点;2. 设备驱动程序的处理过程; ;;（1）用户进程层执行输入输出系统调用，对I／O数据进行格式化，为假脱机输入／输出作准备 （2）独立于设备的软件实现设备的命名、设备的保护、成块处理、缓冲技术和设备分配 （3）设备驱动程序设置设备寄存器、检查设备的执行状态 （4）中断处理程序负责I／O完成时，唤醒设备驱动程序进程，进行中断处理 （5）硬件层实现物理I／O的操作;5.7 SPOOLing 技术;SPOOLing系统的组成 ; 共享打印机 ; S