计算机操作系统课件第4章.设备管理.pptxVIP

第四章 设备管理;4.1 设备管理概述 4.1.1 设备分类 现代计算机系统中配置了大量不同类型的外围设备，包括用于实现信息输入、输出和存储功能的设备以及相应的设备控制器，在有的大中型计算机中还设有输入/输出通道。在计算机系统中，通常把外围设备又称为I/O设备，这些设备的物理特性和操作方式有很大区别，在运行速度、控制方式、数据表示以及传送单位上存在着很大的差异。因此，计算机系统对外围设备的管理，是操作系统中最具有多样性和复杂性的部分。 可以从不同的角度对外围设备进行分类。按照外围设备的从属关系，可以将他们分成系统设备和用户设备。;（1）系统设备：指在操作系统安装、配置时，已登记在系统中的标准设备。如各种终端机、磁盘、磁带、显示器等。 （2）用户设备：指在操作系统生成时，未登入系统的非标准设备。通常这类设备由用户提??，并通过适当的方式连接到系统，由系统对它们进行管理，如声卡、图像处理系统的图像设备、实时系统中的A/D、D/A转换器等。 按照工作特性可将外围设备分为存储设备和输入/输出设备两类。 （1）存储设备：又称为辅助存储器，以存储大量信息、实现快速检索为目标，在计算机系统中作为主存储器的扩充，如磁带机、磁盘机等； （2）输入/输出设备：又可分为输入、输出两类，它们负责把外界信息输入计算机，将运行结果从计算机输出，如显示器、打印机、键盘、鼠标等。 ;4.1.2设备管理的功能 现代计算机系统要方便用户使用，为用户提供使用外围设备的统一界面、尽可能地提高输入/输出设备的使用效率，发挥系统的并行性。因此，设备管理的主要功能如下： （1）实现对外围设备的分配与去配。 （2）实现外围设备的启动。 （3）实现对磁盘的驱动调度。 （4）实现设备处理。 （5）实现虚拟设备。 ;4.2 输入/输出系统 通常把输入/输出设备及其接口线路、控制部件、通道以及管理软件统称为“输入/输出系统”。主存储器与外围设备之间的信息传输操作，称为“输入/输出操作”。多道程序设计技术引入后，输入/输出操作能力成为计算机系统综合处理能力及性能价格比的重要因素。 4.2.1 输入/输出系统结构 典型的输入/输出系统具有四级结构：主机、通道、设备控制器和输入/输出设备，如图4-1所示。 1. 输入/输出设备 输入/输出设备的种类繁多，其重要性能指标有：数据传输单位、数据传输速率和设备的共享属性等。用户从不同角度可以对输入/输出设备进行不同分类。;（1）按传输的速率分类 按传输速率的高低，可以把输入/输出设备分为三类：一类是低速设备，其传输速率仅为每秒钟几个字节到数百个字节；第二类是中速设备，其传输速率在每秒钟数千个字节到数十千个字节；第三类是高速设备，其传输速率在每秒钟数百千个字节到数十兆字节。 （2）按信息交换的单位分类 按设备与主存之间信息交换的物理单位可以将输入/输出设备分为两类：一类是块设备，以“块”为单位与主存交换信息，属于有结构设备，如磁盘（每个盘块的大小为0.5k~4KB）、磁带等，块设备的基本特征是传输速率较高，通常每秒钟为几兆位；可寻址，即允许对指定的块进行读/写操作；此外在输入/输出时，常采用直接存储器访问（DMA）方式。第二类是字符设备，以“字符”为单位与主存交换信息，属于无结构设备，字符设备种类繁多，如交互式终端、打印机等，字符设备的基本特征是传输速率较低，通常每秒钟为几个字节到数千个字节；不可寻址，即不能指定输入时的源地址以及输出时的目标地址；在输入/输出时，常采用中断驱动方式。;（3）按设备的共享属性分类 按设备的共享属性，可将设备分为三类。一类是独占型设备，在一段时间内只能被一个作业独占使用，例如，输入机、磁带机和打印机等，独占型设备通常采用静态分配方式，即在一个作业执行前，将作业需要使用的这类设备分配给作业，在作业执行期间独占该设备，直到作业结束才释放；第二类是共享型设备，在一段时间内允许几个作业同时使用，例如，磁盘，对共享型设备允许多个作业同时使用，即一段时间内多个作业可以交替地启动共享设备，但在每一时刻仍只有一个作业占用。第三类是虚拟设备，通过虚拟技术用共享型设备来模拟独占型设备的工作。;2. 设备控制器 通常，外围设备并不是直接与CPU进行通信，而是与设备控制器通信。在设备与设备控制器之间有一个接口，通过数据线、控制线和状态线传送数据、控制和状态三种类型信号，如图4-2所示。 （1）数据信号线 数据信号线用于设备和设备控制器之间数据信号的传送。 （2）控制信号线 控制信号线作为设备控制器与I/O设备之间控制信号的传送通道。 （3）状态信号线 状态信号线用于传送指