04 设备管理.PPT

虚拟设备的分配 所谓虚拟设备是指代替独享设备的那部分存储空间及有关的控制结构。对虚拟设备采用的是虚拟分配，其过程是：当进程中请求独享设备时，系统将共享设备的一部分存储空间分配给它。进程与设备交换信息时，系统把要交换的信息存放在这部分存储空间，在适当的时候对信息作相应的处理。如打印时，把要打印的信息送到某个存储空间中，在打印机空闲时将存储空间上的信息送到打印机上打印出来。 常见的设备分配方法有两种。 1．先来先服务 2．优先级高者优先 * 设备独立性，即不能因为设备的忙碌、故障或更换而影响程序的运行, 向用户屏蔽物理设备, 呈现给用户的一个操作简单的逻辑设备 * 抽象的I/O 操作，即设计一类通用的I/O指令，它们的含义对不同类型的设备作不同解释。而且，在操作系统中，提供了若干I/O系统调用。由系统将抽象的I/O 操作映射到专门的设备驱动程序 设备驱动程序 设备驱动程序是直接同硬件打交道的软件模块。一般而言，设备驱动程序的任务是接受来自与设备无关的上层软件的抽象请求，进行与设备相关的处理。 1. 设备驱动程序的功能 （1）实现逻辑设备到物理设备的转换。 （2）发出I/O命令，启动相应的I/O设备，完成相应的I/O操作。 2. 任务：主要负责接收和分析从设备分配转来的信息，并根据设备分配的结果，结合具体物理设备特性完成以下具体工作 (1) 预置设备的初始状态 (2) 根据请求传输的数据量，组织I/O缓冲队列，利用I/O缓冲对数据进行加工，包括数据格式处理和编码转换 (3) 构造I/O程序（在有通道系统中，是通道程序） (4) 启动设备进行I/O操作 (5) 处理来自设备或通道的中断请求 SPOOLing系统（斯普林系统） 一台只允许一个用户使用的独享设备能否通过某种技术把它改造成由多个用户共享的设备呢？ Spooling技术就是将一台独享设备改造成共享设备比较有效的技术。 什么是spooling 全名是(SPOOLing, Simultaneous Peripheral Operation On Line, 也称为虚拟设备技术) ，是关于慢速字符设备如何与计算机主机交换信息的一种技术。也叫：假脱机技术。 定义：spooling系统是OS中采用的一项可以把独享设备转变成具有共享特征的虚拟设备的技术，从而提高设备利用率。 脱机输入输出技术 为了解决人机矛盾及CPU和I/O设备间速度不匹配的矛盾，50年代末出现了该技术。 事先将装有用户程序和数据的纸带(卡片)装入纸带输入机，在一台外围机的控制下把纸带上的数据(程序)输入到磁带上。当CPU需要这些数据时再从磁带上高速的调入内存。 类似的，当CPU需要输出时可由CPU直接高速的把数据从内存送到磁带上，然后再在另一台外围机的控制下，将磁带上的结果通过相应的输出设备输出。 输入设备 外围机 磁盘 外围机 磁盘 输出设备 由于程序和数据的输入和输出都是在外围机的控制下完成的，或者说他们是在脱离主机的情况下进行的，所以称为脱机输入输出方式。 脱机I/O示意图 SPOOLing系统的组成： （1）输入井和输出井： 这是在磁盘上开辟出来的两个存储区域。 输入井模拟脱机输入时的磁盘，用于收容I/O设备输入的数据。 输出井模拟脱机输出时的磁盘，用于收容用户程序的输出数据。 （2）输入缓冲区和输出缓冲区： 这是在内存中开辟的两个缓冲区。 输入缓冲区用于暂存由输入设备送来的数据，以后再传送到输入井。输出缓冲区用于暂存从输出井送来的数据，以后再传送到输出设备。 （3）输入进程和输出进程 输入进程模拟脱机输入时的外围控制机，将用户要求的数据从输入机通过输入缓冲区再送到输入井。当CPU需要输入数据时，直接从输入井读入内存。输出进程模拟脱机输出时的外围控制机，把用户要求输出的数据，先从内存送到输入井，待输出设备空闲时，再将输出井中的数据经过输出缓冲区送到输出设备上。 (4)请求打印队列 这是由若干张请求打印表所形成的队列，系统为每个请求打印的进程建立一张请求打印表。 SPOOLing系统的优点 实现了虚拟设备功能，将一台独占设备改造成了多台可共享的虚拟设备。 提高了独占设备的利用率，增加了系统调度和分配的灵活性。 提高了I/O速度，加快了用户进程的执行。 八 磁盘设备管理 磁盘结构 磁盘系统可分为两种基本类型：固定头磁盘、移动头磁盘 固定头磁盘：是指盘面上的每一条磁道都有一个读/写磁头，固定头磁盘由于成本较高而较少使用。 移动头磁盘：是指每个盘面只有一个读/写磁头，每执行一次磁盘操作都须先移动磁头，使其对准所要找的磁道，这称为寻找操作。 通常在计算机系统中所说的磁盘，是由若干片盘所组成的盘片组，各盘片均安装在一个高速旋转的枢轴上。读写头安装在移动臂上，移动