操作系统教程(第五章)解读.ppt

第五章 设备管理 §5.1 设备管理基础 §5.2 通道 §5.3 缓冲技术 §5.4 设备分配 §5.5 设备驱动 §5.6 磁盘驱动器管理 第五章 设备管理§5.1 设备管理基础 第五章 设备管理§5.1 设备管理基础 一、设备管理的任务和功能 1 任务 按照用户的要求来控制I/O设备的操作； 完成用户所希望的输入输出要求； 减轻用户编制程序的负担； 按照一的算法把一个I/O设备分配给对该类设备提出申请的进程； 保证系统有条不紊的工作； 提高I/O设备的效率，使之与处理机能并行操作。 2 功能 （1）进行设备的分配 （2）实现真正的I/O操作 （3）外围设备的中断处理 （4）虚拟设备的实现 第五章 设备管理§5.1 设备管理基础 二、设备种类 1 按数据传输的速率分类 （1）低速设备 指传输速率在每秒几个字节到数百个字节之间的设备。比如：键盘、鼠标等。 （2）中速设备 指传输速率在每秒数千个字节到数十千个字节之间的设备。比如：打印机。 （3）高速设备 指传输速率在每秒数百千个字节到数兆字节之间的设备。比如：磁带机、磁盘机。 2 按数据交换的单位分类 （1）块设备 指设备与CPU、存储器之间的数据传输单位是数据块的设备。比如磁盘驱动器。 （2）字符设备 指设备与CPU、存储器之间的数据传输单位是字符。比如键盘、打印机等。 3 按设备的共享属性分类 （1）独占设备 （2）共享设备 （3）虚拟设备 第五章 设备管理§5.1 设备管理基础 三、设备与控制器 设备通常不是直接和处理机通信的，而是通过控制器来完成。每一个设备或每一类设备都有自己的设备控制器。 例如：显示卡。 通常设备与设备控制器之间应该有相应的接口（而且基本是一样的），这些接口完成下列信息的交换： 数据信息 控制信息 状态信息。 第五章 设备管理§5.1 设备管理基础 四、设备的控制方式 经历了三个阶段：程序I/O控制方式、中断控制方式和DMA控制方式。 1 程序I/O方式 （1） 概念 程序的I/O控制方式，也称为 “忙—等” 控制方式，即在处理机向设备控制器发出一条I/O指令，来启动设备运行；在设备运行期间，处理机等待设备完成I/O操作；当设备完成I/O操作后，处理机才开始执行下一个指令。 （2） 流程（P203） （3） 特点 优点：实现简单。 缺点：浪费处理机的时间；I/O设备无法与处理机通信 四、设备的控制方式 2 中断驱动I/O控制方式 解决设备的运行速率与处理机的处理速率差别很大，为了保证处理机的处理效率的提高 （1）中断概念 中断指的是停止正在执行中的进程，转而去执行提出中断请求的另一个进程，当另一个进程执行完毕后，又将回到被停止的那个进程中，从被中断的位置开始，继续向下执行。 （2） 中断控制方式 处理机向设备控制器发出一条I/O指令，启动设备运行； 在设备运行期间，处理机无须等待设备操作完成，而继续下面的指令执行； 当设备完成I/O操作后，发出中断，处理机响应该中断，确定操作无误后，处理机继续执行其它的I/O操作。 （3） 流程（P203） （4） 特点 优点： 相比程序I/O方式来说，提高了处理机的运行效率；设备与处理 机之间并行。 缺点： 处理机与I/O设备之间每次交换的数据是以字节（字）为单位进 行的，在设备高速或传输内容较多时，处理机会被频繁的中 断，处理机效率并不高。 四、设备的控制方式 3 DMA控制方式（直接存储器存取） （1）概念 指的是处理机向设备控制器发出一条I/O指令，启动设备的运行；设备在控制器的控制下，完成一个或几个数据块的I/O操作，将数据直接传输给内存或从内存传输给设备。在此期间，处理机可以做其它任务；当设备完成I/O操作后，发出DMA中断，处理机响应该中断，验证无误后，执行下一个I/O指令。 （2） DMA控制器的组成 DMA控制器由三部分组成：处理机与DMA控制器的接口、DMA控制器与块设备的接口和I/O控制逻辑。 （3） 流程 （4） 特点 优点：处理机和设备之间的数据传输单位是块，提高处理机的工作效率。设备与处理机之间高速并行执行。 缺点：I/O指令的执行还是在处理机上，处理机的效率还不是很高。 第五章 设备管理——§5.2 通道 一、通道 1 概念 通道指的是输入/输出处理机。它具有执行I/O指令的能力，并通过执行I/O指令来控制设备，完成输入/输出操作。 2 通道和处理机之间的差别 （1） 通道只能执行I/O指令，处理机除了可以执行I/O指令外，还可以执行其它类型的指令。 （2） 通道没有自己的存储器，为此需要和处理机共 用系统的存储器。 第五章 设备管理——§5.2 通道 二、通道的类型 1 字节多路通道 通常连接的是低速或中速的