06Linux设备管理201110251459.ppt

第六章 Linux设备管理 设备管理概述 总线、桥、端口、接口 设备驱动 Linux块设备管理 块设备 buffer head bio和bio_vec I/O请求队列(Request queue) 调度算法 deadline、as、cfq、noop Linux其他设备管理 字符设备 网络设备/时钟设备/终端设备 设备管理相关技术 中断 DMA 设备分类 (1) 输入设备、输出设备 输入设备：键盘、鼠标 输出设备：显示器、打印机 输入/输出设备：磁盘、网络、串口设备 系统设备与外部设备 系统设备：系统时钟、系统扬声器、总线接口 系统设备的驱动由内核本身完成 外部设备： 外部设备的驱动由专门的驱动程序实现，以内核模块的方式附加到内核中 外部设备可以被安装和卸载，而系统设备则不能 设备分类 (2) 独占设备与共享设备 独占设备:在某一时间段内只能被一个进程所使用的设备 打印机、终端设备等 共享设备: 允许多个进程同时使用的设备。 磁盘等存储设备:允许多个进程同时访问文件，存取文件的数据 字符设备与块设备 字符设备：终端设备(显示器、键盘、鼠标等)、打印机、串口设备 顺序访问 块设备：磁盘、光盘、闪存 随即访问 块设备都是以“文件系统挂载”的方式进行访问 设备管理 设备管理目标 从资源的角度出发 要尽可能地提高设备的使用效率，提高I/O系统的性能； 从用户的角度出发 设备管理系统要屏蔽各种设备的物理特性，为用户提供一个统一的、方便的I/O操作界面 设备管理功能 设备分配 根据设备的特点对设备进行合理的分配和调度 设备驱动 根据进程的I/O请求，启动设备操作，控制数据传输 设备中断处理：对设备产生的中断进行处理 虚拟设备：用共享设备模拟独占设备，实现虚拟设备 设备与系统的接口 外部物理设备无法直接与CPU相连接的，存在以下差异 控制方式不同 CPU是数字化命令，而设备需要物理信号来控制 传输方式不同 CPU以字节为数据传输单位，设备可能以位或者块为单位 速度不匹配 设备的工作速度要比CPU慢许多 时序不一致 设备的定时控制电路，难以与CPU的时钟一致 信息形式不同 CPU处理信息是数字的，设备则可能是模拟的 总线、桥、端口、接口 Busses, Bridges, Ports, and Interfaces 第六章 Linux设备管理 设备管理概述 总线、桥、端口、接口 设备驱动 Linux块设备管理 块设备 buffer head bio和bio_vec I/O请求队列(Request queue) 调度算法 deadline、as、cfq、noop Linux其他设备管理 字符设备 网络设备/时钟设备/终端设备 设备管理相关技术 中断 DMA 总线 (bus) 与 桥(bridge) 总线(bus) 以总线为纽带，系统板上的部件都通过总线相连，所有的信号都要通过总线进行传输。 a processor communicates with its surrounding devices is through a series of electrical connections (line). address bus data bus control bus 北桥 vs. 南桥 Bridge是两个bus之间连接硬件 总线 (bus) Intel Hubs The newer Intel system architecture has moved to the concept of hubs GMCH Graphics and Memory Controller Hub ICH I/O Controller Hub 总线 (bus) AMD HyperTransport PCI compatible 总线(bus) 总线由CPU控制 CPU通过总线访问内存和设备，以及控制在内存和设备之间传输数据 独占使用方式 总线采用独占使用方式，任何设备若需要直接和内存交换数据，先要申请总线使用权，获得使用权后独占总线进行通信 数据交换 字符设备 CPU与慢速字符设备交换数据时，由CPU控制设备与内存之间的数据交换 输入时，CPU从控制器中将数据读到CPU的寄存器中，再写到内存单元 输出时，将内存数据读到CPU的寄存器中，再写到控制器的数据寄存器中 块设备 CPU与某些高速的块设备交换数据时，以DMA方式进行 DMA控制器先申请总线使用权，然后控制设备直接与内存传输数据 端口、接口 设备适配器与设备 显卡 vs. 显示器 声卡 vs. 音响 网卡 vs. 网线 设备适配器(控制器)通过总线插槽(ISA或PCI等)接入系统总线 端口、接口 出于通用性设计的考虑，计算机硬件结构都提供了一些标准的设备接口，这些接口遵照统一的标准来设计，不同的设备只要