操作系统设备管理解读.ppt

TechEd 2002 第七章 I/O设备管理 一、计算机设备的分类 二、设备管理的目标与功能 一、设备控制器 二、程序直接控制方式 三、中断方式 四、直接存储器存取方式 五、通道方式 一、设备属性和设备分配方法 二、Spooling技术 三、设备分配方法 四、设备管理采用的数据结构 五、与设备无关性 一、I/O 请求的提出 二、OS对I/O请求的管理 三、 I/O的具体实现 §7.3 设备分配 输入井 输出井 输出设备 SPOOLing系统工作示意 磁盘 输入设备 预输入进程 输出缓冲区 缓输出进程 输入缓冲区 内存 §7.3 设备分配 系统对用户请求的处理 当用户请求打印输出时，SPOOLing系统中输出进程做如下2件事： A）?在输出井申请一空闲盘块区 ? 将要打印的数据送入其中 B）?为用户申请空白的用户请求打印表 ? 将用户的打印请求填入表中 ? 把该表挂到请求打印队列上。 如还有其它进程提出打印请求，系统一概接受请求，同样做上述2件事。 以共享打印机为例说明SPOOLing系统工作过程 §7.3 设备分配 系统对具体输出的处理 如打印机空闲，输出进程做以下操作： 从请求打印队列的队首取出请求打印表 ? 将打印数据从输出井送内存输出缓冲区 ? 打印机执行打印操作 ? 打印完即检查打印队列是否还有请求表 ? ? 若有，取出现时队首的请求表，继续上述操作 若无，即打印队列空，输出进程阻塞自己 ? 等再有打印请求才被唤醒 §7.3 设备分配 SPOOLing系统的特点 ： 将独占设备改造为共享设备，实现了虚拟设备功能。 宏观上看，多个进程能同时使用一台独占设备，从每一个进程看，都认为自己独占了一个设备（逻辑设备）。 提高了I/O速度。 从请求打印的进程角度看，其输出数据实质上是送到输出井，极其快速。 §7.3 设备分配 设备分配2种方式： 静态分配方式 在用户进程创建时，OS便一次性地把进程运行所要求的全部设备都分配给它，并由该进程占有，直到进程撤消。 不会死锁，但设备利用率极其低下。 动态分配方式 在进程执行过程中，随时根据需要，向系统提出设备请求，由系统依据一定算法给进程分配设备，用户进程用完设备，即予释放。 有利于提高设备利用率，但分配不当即有死锁可能。 §7.3 设备分配 动态分配算法： 先来先服务 对于多个请求某类设备的用户进程，系统按其发出请求的先后顺序，使它们在设备请求队列里排队，并把设备分配给队列的前列者。 优先级高者优先 进入设备请求队列的进程，按优先级排队，优先级相同，则按到达的先后排，系统总是把设备分配给队列的首进程使用。 §7.3 设备分配 系统设备表SDT（System Device Table） 整个系统一张，记录了系统中所有外设，每类设备占一个表项。 设备控制表DCT（Device Control Table） 系统中每台设备一个，其中随时记录了该设备的基本信息（设备状态、等待使用该设备的阻塞进程等）。 §7.3 设备分配 I/O过程中，OS从SDT内查得某类设备的DCT地址，然后再转到DCT取得具体设备信息。 SDT … ＊类设备类型 DCT首址 驱动程序地址 … DCT1 设备标识 设备状态 设备队列指针 DCT0 DCT1 DCT2 ＊ 类设备DCT区 … … §7.3 设备分配 基本含义： 应用程序独立于具体使用的物理设备。 用户程序中要用到外设时，不须指定具体哪一台设备，而用逻辑设备名来代替，这样用户程序就与实际使用的物理设备无关； 执行程序时，由系统进行逻辑设备到具体物理的链接。 §7.3 设备分配 与设备无关性带来的好处： 如果在程序中指定具体的物理设备，则当该设备已经分配，或正在维修，而此时尽管有同类设备空闲，可供分配，则该进程也只能阻塞等待。 遵循了设备无关性，在编程时不具体指定具体物理设备，当系统中设备变更，用户程序就不用修改。 §7.4 缓冲管理 凡是数据到达和离去速度不匹配的地方均可采用缓冲技术，几乎所有的外设在与CPU交换数据时，都使用了缓冲区。