计算机操作系统实用教程教学课件作者王旭启5.ppt

第5章设备管理 5.1设备管理概述 5.2I/O设备硬件的特点 5.3I/O软件的组成 5.4I/O设备分配 5.5I/O设备有关技术 5.6存储设备 5.1设备管理概述 操作系统中负责管理输入输出设备使用的部分，称为操作系统的设备管理，也称为I／O (Input／Output)处理。 5.1.1 设备管理的重要性 在计算机系统中，有大量的输入输出设备，其种类繁多，而且新的输入输出设备也随着技术的发展不断地出现。那么这些输入输出设备在计算机系统中起什么作用呢？如果说，处理器和存储器是计算机系统的大脑的话，那么，输入输出设备就是计算机系统的五官和四肢。各种需要处理的信息要通过输入输出设备输入计算机系统，处理后的信息也要通过输入输出设备从计算机系统输出。计算机系统与I/O设备的关系如图5-1所示。 5.1设备管理概述 以输入设备为例。信息的原始形态，可能是数字、文字等抽象符号，它们通过键盘、鼠标等设备输入计算机系统；也可能是一些物理信号量，如位移量、旋转量、可见光波、无线电波、红外线和声波等，它们通过空间参数转换设备、视频设备、影像装置（如数码相机）、电波接收设备、红外接收设备和话筒等物理传感设备输入计算机系统；也可能是一些化学量，如各种可燃气体、有毒物质等，它们通过化学传感器、气体传感器等传感器，输入计算机系统；还可能是各种有形介质，如文稿、设计图、绘画录音带、录像带、光盘等，它们通过扫描仪、音频、视频设备和光盘读取设备等输入计算机系统。 5.1设备管理概述 输出设备和输入设备一样，变化万千，这就造就了计算机应用的多样性和使用的普及性。可以说，没有输入输出设备，就没有计算机的应用。 设备管理的重要性还表现在以下方面： (1)输入输出设备的性能经常成为系统性能的瓶颈，CPU性能越高，输入输出设备性能与CPU性能不匹配的可能性也就越大。如何解决这一矛盾，而又尽量不降低处理机的性能，是设备管理的一项重要任务。 (2)输入输出设备千变万化，怎样对它们实现统一的管理，是设备管理的又一项重要任务。 5.1设备管理概述 (3)在实时处理和控制系统应用中，输入设备能否及时将各种信息传送给计算机系统，计算机发出的各种命令能否通过输出设备及时传送给执行机构，都是至关重要的。 总之，输入输出设备是操作系统所管理的4大类资源之一，其重要性是不容低估的。 5.1.2设备的分类 输入输出设备种类繁多，因此对设备进行分类的角度也有多种。 1．按设备的使用特性分类 按设备的使用特性分类，输入输出设备可分为输入设备、输出设备、交互式设备、存储设备等。 5.1设备管理概述 输入设备是计算机用以“感受”或“接触”外部信息的设备。 输出设备是计算机用以产生人可感知信息，或输出信息用以“影响”或“控制”其他外部装置的设备。 信息的输出载体和输入信息类似，也是多种多样的。信息的输出载体不同，输出信号的形态也不同，相关的输出设备也就不同。 典型的交互式设备有计算机的各种显示器、键盘、鼠标、手写输入设备和语音输入设备等装置。交互设备的特点是，用户命令信息通过各种输入设备进入计算机系统，系统同步地在输出设备上显示用户的命令信息以及执行命令后所得到的处理结果。 5.1设备管理概述 计算机发展早期曾经使用过的非交互设备现已几乎从市场消失，其最普遍的取代物就是各种交互式设备。 存储设备是计算机用来保存信息的装置。保存这些信息的记录介质，必须具有以下特性： (1)可写入性。在计算机系统中的信息，可以被写入或记录到该种记录介质上。有些记录介质只能写入一次，如只能写入一次的光盘或只读存储器。也有的记录介质可以多次写入，如常见的半导体存储器。 (2)可读出性。在记录介质上保存的信息，必须能够通过某种手段，在需要时准确、迅速、及时地取出（读出）。不能够读出的信息是没有意义的。 5.1设备管理概述 (3)可保存性。在记录介质上保存的信息，必须能够持续保存一段时间。至于这段时间的长短，则取决于记录介质本身的特性。 2．按设备的信息组织方式分类 若以系统中信息的组织方式来划分设备，可把输入输出设备分为字符设备(character device)和块设备(block device)。键盘、终端、打印机等以字符为单位组织和处理信息的设备称为字符设备；磁盘、磁带等以字符块为单位组织和处理信息的设备称为块设备。 设备信息记录的大小决定了设备一次操作的数据传送单位和内部是否可寻址。划分字符设备和块设备的主要依据是设备中信息记录块的大小。 5.1设备管理概述 字符设备传递或接收一连串的字符，不考虑任何块结构。它不寻址，并且没有查找操作。这样，终端、鼠标、键盘、打印机、网络接口等设备，都可看作字符设备。 块设备的基本特性是，能够随时读写其中的任何一块而与所有其他块无关。外存储类设备