九江学院操作系统课件第五章 设备管理.ppt

存储设备：用来存放各种信息的设备称为存储设备，例如，软盘、硬盘、光盘和磁带等； I/O设备：用来向计算机输入和输出信息的设备，如键盘、鼠标、显示器、打印机等。 在现代计算机系统中有些设备既可以做存储设备，也可以做I/O设备，例如，软盘、硬盘等。 设备管理就是I/O管理，它是操作系统的一个重要的组成部分，负责管理系统中所有的外部设备。 计算机外部设备：在计算机系统中除CPU和内存储外所有的设备和装置称为计算机外部设备(外围设备、I/O设备)。 缓冲区设置 硬缓冲：在设备中设置缓冲区，由硬件实现 软缓冲：在内存中开辟一个空间，用作缓冲区 缓冲区管理 单缓冲 双缓冲 多缓冲(循环缓冲) 缓冲池：多个缓冲区连接起来统一管理，常采用多缓冲管理 环形缓冲技术使用 设置一个输入指针in、一个输出指针out、开始指针strat。系统初始时，strat=in=out。 输入时，要判断in是否与out相等，若相等，则要等待。否则，将信息送入in指向的缓冲区，填满后，将缓冲区中的指向下一个缓冲区的指针next置in，如此类推。 输出时，首先判断out=in，若相等，则等待（意味着系统中没有数据可取）。否则，取出缓冲区中的信息，将缓冲区中的next置out； 1.若现在磁盘的移动臂处于第15号柱面，并且有6个请求者等待访问磁盘如表所示，则如何响应这些访问才最省时间？ 2．设备分配算法（与进程的调度算法相似） 先来先服务：当多个进程同时向某设备提出I/O请求时，该算法就根据对该设备提出请求的先后次序将这些进程排列成一个设备请求队列，设备分配程序把设备首先分配给队首进程。 优先级高者优先：对优先权高的进程所提出的I/O请求赋予高优先权，在形成设备队列时，将优先级高的进程排在设备队列前面，先得到分配。而对于优先权相同的I/O请求，则按先来先服务原则排队分配。 设备的分配 3．设备分配中的安全性 安全分配方式 每当进程发出一个I/O请求后，便进入阻塞状态，直到其I/O操作完成时才被唤醒。当它停止运行时不保持任何设备资源，打破了产生死锁一个必要条件——“请求和保持”，所以这种分配方式是安全的。但是这种分配算法使得CPU与I/O设备串行工作，设备的利用率比较低。 设备的分配 不安全分配方式 进程发出一个I/O请求后仍可以继续运行，需要时还可以发第二个I/O请求、第三个I/O请求。只有当进程所请求的设备已被另一个进程占用时，进程才进入阻塞状态。这种分配方式是不安全，因为它可能具备“请求和保持”条件，从而可能造成系统死锁。 当一个进程P1发出第一个I/O请求，占有了资源1后，在继续向前推进时，又要申请资源2；此时，进程P2却占有了资源2，在继续向前推进时，又要申请资源1，从而造成系统死锁。所以，在设备分配程序中应该增加安全性检查的功能。 设备的分配 二、设备分配程序 设备分配程序是负责向对系统提出I/O请求的进程分配设备，及其相应的控制器和通道。 1. 设备分配中数据结构 数据结构有：系统设备表（SDT）、设备控制表（DCT）、控制器控制表（COCT）、通道控制表（CHCT）。每个表的具体内容如下图所示。 在整个系统中，有一张系统设备表（SDT），用于记录系统中全部设备的信息。每个设备占一个表目，其中包括设备类型、设备标识符、设备控制表指针及设备驱动程序的入口地址等表项。 设备的分配 设备分配的数据结构图 表目1 …… 表目i …… 设备类型 设备标识符 进程标识符 DCT表指针 驱动程序入口地址 表目1 …… 表目i …… 设备类型 设备标识符 设备状态（等待/不等待，忙/闲） COCT表指针 重复执行次数或时间 设备队列的队首指针 设备队列的队尾指针 表目1 …… 表目i …… 控制器标识符 控制器状态（忙/闲） CHCT表指针 控制器队列的队首指针 控制器队列的队尾指针 表目1 …… 表目i …… 通道标识符 通道状态（忙/闲） 通道队列的队首指针 通道队列的队尾指针 DCT 设备控制表 SDT 系统设备表 DCT集合 SDT集合 COCT 控制器控制表 CHCT 通道控制表 CHCT集合 COCT集合 系统为每一个设备都配置了一张设备控制表（DCT），用于记录该设备的情况。表中除了有用于指示设备类型的字段和设备标识符字段外，还应有下列字段： 1)设备队列的队首指针：凡因请求本设备而未得到满足的进程，其PCB都应按照一定的策略排成一个队列，称为设备请求队列或简称为设备队列。其队首指针指向队首PCB，在有的系统中还设置了队尾指针。 2)设备状态：当设备自身处于“忙”状态时，将设