第七章设备管理1.ppt

第七章 设备管理 设备管理的功能 数据传送控制方式 引言 外设投资通常占整个系统的50%~80%，应使其高效发挥功用 外部设备：计算机系统中除了cpu和内存之外的硬设备 引言 设备分类： 1）按使用特性分： A）存储设备：磁带、磁盘、光盘等 B）I/O设备：键盘、打印机、显示器等 C）终端设备：通用终端、专用终端、虚终端（远端终端） D）脱机设备：早期批处理系统中使用 引言 设备分类： 2）按从属关系分： A）系统设备：在操作系统生成时已配置好的标准设备 B）在操作系统生成时未配置好的标准设备 引言 设备分类： 按信息组织方式分： A）字符设备：以字符为单位组织和处理信息，例如：键盘 B） 块设备：以 块为单位组织和处理信息，例如：磁盘 引言 设备管理的目标： 1）选择和分配I/O设备，以便进行数据传输操作 2）控制I/O设备和cpu（或内存）之间交换数据 3）为用户提供一个友好的透明接口，使用户编程时不必设计具体设备 4）提高设备与设备、cpu与设备、进程与进程之间的并行操作度，使操作系统获得最佳效率 引言 设备管理的功能： 1）提供和进程管理系统的接口，将进程的设备需求转达给设备管理程序 2）进行设备分配，按分配算法将设备分给某进程，让其他进程等待，例如：打印 3）实现设备与设备、设备与cpu等之间的并行操作 4）进行缓冲管理。cpu执行访问内存速度快，而外设数据传输速度慢，设置缓冲区来暂放数据。 第七章 设备管理 设备管理的功能 数据传送控制方式 数据传送控制方式 1、程序直接控制方式：由用户进程来控制 2、中断方式：外设主动向cpu发送中断 3、DMA方式（direct memory access直接存取）在外设和内存之间开辟直接的数据交换通路 4）通道方式：使用通道来控制（通道：一个独立于cpu的专管I/O控制的处理机，它控制设备与内存直接进行数据交换） 程序直接控制方式 由用户进程来控制 程序直接控制方式 优点： 1）简单 2）需要硬件少（寄存器） 缺点： 1）cpu与外设只能串行工作，降低了cpu的利用率（忙等待） 2）设备之间只能串行工作，一次只和一台外设交换信息 3）无法发现和处理由于设备或其他硬件产生的错误，依靠测试状态位是否为Done 中断方式 外设主动向cpu发送中断 中断方式 优点： 1）提高cpu利用率，不用等待 2）支持设备并行操作，cpu启动不同设备的启动指令 缺点： 1）由于数据缓冲寄存器较小，若中断次数多，仍占用大量cpu时间 2）在外设较多时，由于中断次数急剧增加，可能出现中断丢失现象（cpu无法响应中断） 3）若外设速度快，可能出现数据丢失现象（cpu未及时取走数据） DMA方式 在外设和内存之间开辟直接的数据交换通路 传送开始时，cpu发启动指令 传送过程中，cpu不加干涉 传送结束时，通知cpu进行中断处理 DMA方式 DMA方式 优点： 1）除了传送开始和结束时之外，不需要cpu频繁干涉，减少了中断处理次数 2）排除了数据丢失现象 缺点： 1）对外设管理仍由cpu控制 2）多个DMA控制器同时使用，会引起内存地址冲突，使控制过程复杂化 通道方式 使用通道来控制 通道：一个独立于cpu的专管I/O控制的处理机，它控制设备与内存直接进行数据交换 通道有自己的通道指令，这些指令受cpu启动并在结束时向cpu发中断信号 三种类型的通道： 字节多路通道（传送单位：字节，低速） 数组多路通道（传送单位：块，中速） 选择通道 （传送单位：块，高速） 通道方式 优点： 1）进一步减轻cpu的工作负担，通道承担一部分工作 2）增加了计算机系统的并行工作程度 缺点： 增加额外硬件，造价昂贵 小结 设备管理的功能 数据传送控制方式 * * 程序直接控制方式 中断方式