操作系统第6章+四五六章作业答案.ppt

第六章 输入/输出系统 ;I/O系统;I/O系统;I/O设备硬件概览;3. 按资源分配角度分类 ; 4. 按传输数据数量分类 外部设备按传输数据的数量，分为字符设备和块设备。 (1) 字符设备。每次传输数据以字节为单位的设备称为字符设备，如打印机、终端、键盘等低速设备。  (2) 块设备。传输以数据块为单位进行的设备称为块设备。 如磁盘、磁带等高速外存储器等。 ;I/O系统;2.磁盘结构解析;磁盘结构解析 cont. ;磁盘结构解析 cont.;表6-1 典型的软盘和硬盘的技术参数 ;I/O系统;2. 时钟 ;思考题： 对于震荡频率为1MHz的晶振，要产生1s的时钟中断，如果用32位 计数器，该计数器的值应该设置多大？; 时钟硬件所做的工作仅仅是按给定的时间间隔产生中断， 其它和时间有关的工作必须由软件(时钟驱动程序)来做。 时钟软件的任务包括：  ① 维护日期和时间；  ② 防止进程运行时间超过允许界限；  ③ 对CPU使用进行记帐；  ④ 处理用户进程提出的时间闹钟系统调用；  ⑤ 对系统某些部分提供监视定时器；  ⑥ 支持直方图监视和统计信息搜集。 ;3. 终端;视频RAM卡和监视器 像素(Pixel)： 像素的显示：位置，灰度。 字符的显示：需要知道字符的像素矩阵，也就是字符的“位模”。 不同的字符有不同的位模，这些位模通常不会变化， 因此保存在视频ROM中。 行的显示：一行显示80个字符，每个字符被划分为9*14个像素 （包括字符间隔）。每次只显示一行扫描线。 大家计算一下，要显示一行字符，需要花费多大的视频RAM空间？ ;(2) RS-232终端。 ;I/O系统;6.1.3 I/O系统的硬件组织 ;图 6.7 DMA方式下的数据传输 ; 采用DMA方式的数据传输处理过程如下：  ① 当进程要求设备输入数据时，CPU把准备存放输入数据的内存始址及要传输的字节数分别送入DMA控制器中的内存地址寄存器和传送字节计数器；另外，还要把控制/状态寄存器中的中断允许位和启动位置1，从而启动设备，开始数据输入。 ② 发出数据输入要求的进程进入阻塞状态， 进程调度程序调度其它进程占有CPU。  ③ 输入设备不断地挪用CPU工作周期， 将数据从内部缓冲区源源不断地送入内存，直至所要求的字节数全部传送完毕。 ④ DMA控制器在传输完成时通过中断请求线发出中断信号， CPU接到中断信号后转中断处理程序进行相应处理。  ⑤ 中断处理结束后， CPU返回被中断的进程或去运行重新被调度的进程。 ;(3) 设备控制器;I/O系统;6.2 采用通道模型的I/O系统 ;IBM 370 的I/O结构;6.2.4 CPU和通道间的通讯 ; SIO(START I/O)：用于启动指定通道和设备开始工作，SIO指令发出后，根据通道和设备状态建立结果特征，即条件码。 CPU根据执行结果建立的条件码得知此次启动是否成功，再确定下一步的动作。  TIO(TEST I/O)：用以检查I/O操作是否完成，建立相应的条件码。  HIO(HALT I/O)：强行停止通道和I/O设备正在执行的操作。 TCH(TEST CHANNEL)：测试通道，根据对通道测试的结果建立相应的条件码。 ;2. CPU和通道间的通讯 ;通道I/O主要过程的时间关系示意图;I/O系统;6.3 I/O系统的软件组织 ;6.3.6 I/O系统软件的层次结构 ;用户进程;I/O请求处理过程;6.4 缓 冲 技 术 ;单缓冲工作示意图;6.4.2 双缓冲 ;双缓冲工作过程示意图双缓冲工作方式的基本方法是在设备输入时，先将数据输入到缓冲区A，装满后便转向缓冲区B。此时操作系统可以从缓冲区A中提取数据传送到用户区，最后由CPU对数据进行计算。其工作过程如下图所示。系统处理一块数据的处理时间可粗略地认为是MAX(C，T)。若C＜T，可使块设备连续输入；若C＞T，可使CPU不必等待设备输入。也即采用双缓冲区，CPU和外设都可以连续处理而无需等待对方。但是，要求CPU和外设的速度相近。;6.4.3 缓冲池 ;除了上述三个队列外，还应具有四种工作缓冲区： (1) 用于收容输入数据的工作缓冲区；  (2) 用于提取输入数据的工作缓冲区；  (3) 用于收容输出数据的工作缓冲区；  (4)用于提取输出数据的工作