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计算机技术概论Introduction to Computer Technologies 4.5 设备管理 4.5.1 设备管理概述 4.5.2 缓冲技术 4.5.2 驱动程序 P158 15 16 设备驱动程序的处理过程： （4）传送必要的参数 有许多设备，特别是块设备，除必须向其控制器发出启动命令外，还需传送必要的参数。例如，在启动磁盘进行读写之前，应先将本次要传送的字节数、数据应到达的主存始址送入控制器的相应寄存器中。 4.5.3 驱动程序 设备驱动程序的处理过程： （5）方式的设置 有些设备可具有多种工作方式，典型情况是利用RS-232接口进行异步通信。在启动该接口之前，应先按通信规程设定下述参数：波特率、奇偶校验方式、停止位数目及数据字节长度等。 4.5.3 驱动程序 设备驱动程序的处理过程： （6）启动I/O设备 在完成上述各项准备工作后，驱动程序可以向控制器中的命令寄存器传送相应的控制命令。对于字符设备，若发出的是写命令，驱动程序将把一个数据传送给控制器；若发出的是读命令，则驱动程序等待接收数据，并通过从控制器中的状态寄存器读入状态字的方法，来确定数据是否到达。 4.5.3 驱动程序 设备控制器 I/O设备一般由机械和电子两部分组成。为了达到模块化和通用性要求，设计时往往将这两部分分开处理。电子部分称做设备控制器或适配器。 在小型和微型机中，控制器常以印刷电路板的形式插入主机主板插槽中。它可以管理端口、总线或设备，实现设备主体（机械部分）与主机间的连接与通信。 4.5.3 驱动程序 通常，一台控制器可以控制多台同一类型的设备。 设备控制器是一个可编址的设备。 设备控制器有两个方向的接口：一个是与主机之间的系统接口；另一个是与设备驱动电路之间的低层次接口，用于根据主机发来的命令控制设备动作。 4.5.3 驱动程序 设备控制器具有以下功能： ① 实现主机和设备之间的通信控制，进行端口地址译码。 ② 把计算机的数字信号转换成机械部分能够识别的模拟信号，或者反过来。 ③ 实现数据的缓冲。 ④ 接收主机发来的控制命令。当控制器接受一条命令后，可独立于CPU完成指定操作，CPU可以转去执行其它运算。命令完成时，控制器产生一个中断，CPU响应中断，控制转给操作系统。 ⑤ 将设备和控制器当前所处的状态提供给主机。CPU通过读控制器寄存器中的信息，获得操作结果和设备状态。 4.5.3 驱动程序 设备分配的数据结构 系统设备表SDT用来登记系统中的所有设备，每个设备使用一个表项。 每台设备设置一个设备控制块DCB。它记录了设备的特性、使用的状态等信息。所有设备的DCB集合在一起形成了设备控制表DCT。 控制器控制块COCB描述控制器的特性和状态。每个控制器有一个COCB。所有控制器的COCB集合在一起形成了控制器控制表COCT。 每个通道有一个通道控制块CHCB。所有通道的CHCB集合成通道控制表CHCT。 设备分配 设备分配 设备分配的策略 设备分配 磁盘的结构 磁盘是一种直接(随机)存取存储设备。它的每个物理记录有确定的位置和唯一的地址，存取任何一个物理块所需的时间几乎不依赖于此信息的位置。 磁盘包括多个盘面用于存储数据。每个盘面有一个读写磁头，所有的读写磁头都固定在惟一的移动臂上同时移动。在一个盘面上的读写磁头的轨迹称为磁道，在磁头位置下的所有磁道组成的圆柱体称为柱面，一个磁道又可划分成一个或多个物理块，通常称为扇区。通常，一个硬盘扇区的大小在512B～2048B之间。 磁盘调度和管理 磁盘调度和管理 要在磁盘上访问一个扇区，必须给出其柱面号、磁头号和扇区号，这样才能准确地定位要访问的扇区，这称为扇区的物理地址，即物理扇区号。由物理扇区号表示的扇区称为绝对扇区。为了方便，操作系统通常将其转变为逻辑扇区号加以管理。 编址方式为：在磁道上按扇区号增加，在柱面上按磁道号增加，对整个磁道从柱面0到最后一个柱面增加。 例如，每磁道扇区数为S，每个柱面的磁道数为T，那么可将柱面号为I，磁头号为j，扇区号为k的物理扇区转换为逻辑扇区号为：b=k+S*(T*I+j)。 磁盘调度和管理 例：设磁盘组共有n个柱面，编号顺序为0、1、2、…、n-1；共有m个磁头，编号顺序为0、1、2、…、m-1；每个磁道内的k个信息块从1开始编号，依次为1、2、…、k。现用x表示逻辑磁盘块号，用a，b，c分别表示任一逻辑磁盘块的柱面号、磁头号、磁道内块号，则x与a，b，c可通过如下公式进行转换： x=k*m*a+k*b+c a=(x-1) DIV (k*m) b=((x-1) MOD (k*m)) DIV k c=((x-1) MOD (k*m)) MOD k +1 磁盘调度和管理 磁盘的调度