[其它]5-设备管理学位考 - 操作系统.ppt

第五章 设备管理 5.1 引言 有关外设的驱动、控制、分配等技术问题都统一由设备管理程序负责。 5.1.1 设备的概念和分类 （1）按功能分类，可以分为输入设备、输出 设备、存储设备、供电设备、网络设备等。 （2）从设备的数据组织方式分类，可以分为块设备和字符设备。 （3）从设备的管理模式分类，可以分为物理设备和逻辑设备。 （4）从设备的资源属性分类，可以分为独占设备、共享设备和虚拟设备。 UNIX中的系统调用 与进程管理和控制有关的系统调用 fork、exit、wait、signal、kill。 semget、semop、semctl。 与文件系统有关的系统调用 creat、open、close、read、write。 其它系统调用 times 5.3.2 UNIX系统中的时钟管理 每隔20ms处理的工作如下： 计算当前进程在用户态或核心态下的累计运行时间，将u.u_utime++或u.u_stime++。 当前运行进程p_cpu加1。 处理延时启动终端打印机的工作。clock若发现延迟时间到了，则重新启动对应的输出驱动程序。 每秒一次处理的工作如下： 日历时钟变量time加1。 所有进程的内存或对换区的驻留时间p_time++， 所有目前未运行进程的p_cpu除以2。 5.4.2 I/O通道技术 I/O通道是一种硬件设施，带有专用处理器的、有很强I/O处理功能的智能部件。 可以独立地完成系统处理器交付的I/O操作任务，通道具有自己专门的指令集，即通道指令。 通道执行来自处理器的通道程序，完成后只需向系统处理器发出中断，请求结束。 字节多路通道主要用于连接大量低、中速、以字节作为传输单位的I/O设备。 选择通道主要用以支持高速设备（如磁盘），每次只对一个设备进行数据传输。 成组多路通道以分时方式同时执行几道通道程序，每条通道指令可以传送一组数据， 5.6.2 磁盘调度算法 先来先服务调度（FCFS） 最短寻道时间优先法（SSTF） 5.6.2 磁盘调度算法（续） 扫描法（SCAN和C-SCAN） 5.7 UNIX系统V的设备管理 1．缓冲控制块buf 在系统初启时，核心根据内存大小和系统性能要求分配若干缓冲区。一个缓冲区由两部分组成：存放数据的内存数据（一般称为缓冲区）和一个缓冲控制块。缓冲区和缓冲控制块是一一对应的。系统通过缓冲控制块实现对缓冲区的管理。 struct buf { int b_flags; /* 缓冲区标志 */ struct buf *b_forw; /* 设备队列前向指针 */ struct buf *b_back; /* 设备队列后向指针 */ struct buf *av_forw; /* 自由队列前向指针 */ struct buf *av_back; /* 自由队列后向指针 */ dev_t b_dev; /* 逻辑设备号 */ unsigned b_bcount; /* 传送数据字节数 */ union { caddr_t b_addr; /* 缓冲区内存首地址 */ struct filsys *b_filsys; /* 超级块 */ } b_un; daddr_t b_blkno; /* 在磁盘上数据的块号 */ } buf[NBUF]; b_flags反映缓冲区的使用情况和I/O方式，如忙或闲、数据有效性、“延迟写”、正在读/写、等待缓冲区空闲等。 从buf的组成可见，它不仅包含了与使用缓冲区有关的信息，也记录了I/O请求及其执行结果。所以一般而言，buf既是缓存控制块，同时又可以是针对该缓存进行的I/O请求块。 为管理方便，系统还设置了自由缓存队列控制块bfreelist和进程图象传送控制块swbuf。这两个块结构与buf结构相同，但只用部分项，其余则弃之不用。 2．块设备表 struct iobuf { int b_flags; /* 该设备队列的状况标志 */ struct buf *b_forw; /* 指向本设备的第一个缓冲区 */ struct buf *b_back; //指向本设备的最后一个缓冲区 struct buf *b_actf; /* 指向本设备I/O请求队列 中第一个缓冲区 */ struct buf *b_actl; /* 指向本设备I