全套课件 操作系统（OS）.ppt

4. I/O通道控制方式 CPU 主存 数据总线 控制总线 字节多路通道 数据选择通道 数组多路通道 I/O控 制 器 图4-7 通道类型和结构 （3）I/O通道控制方式的引入 DMA方式能够满足高速数据传输的需要，但它是通过“窃取”总线控制权的办法来工作的。在它工作时，CPU被挂起，所以并非设备与CPU在并行工作。这种做法对大、中型计算机系统显然不合适。 4. I/O通道控制方式 （4）通道程序 通道是一个独立于CPU的、专门用来管理输入/输出操作的处理器，它控制设备与主存储器直接进行数据交换。通道有自己的指令系统，为了与CPU的指令相区别，通道的指令被称为“通道命令字”。通道命令字条数不多，主要涉及控制、转移、读、写及查询等功能。 4. I/O通道控制方式 4.3.1 设备的绝对号和相对号 可变的 逻辑名 物理设备名 用户给出的 标准名称－设备地址 不变的 逻辑名与物理设备名分开 图4-3 设备独立性的概念示意 在实现了设备独立性的功能后，可带来以下几方面的好处： （1）设备分配时的灵活性 用户申请使用设备时，只需要指定设备类型，而无须指定具体物理设备，系统根据当前的请求，及设备分配的情况，在相同类别设备中，选择一个空闲设备，并将其分配给一个申请进程。 4.3.1 设备的绝对号和相对号 （2）设备使用的统一性 由于用户程序中使用的是逻辑设备，与具体物理设备无关，因此对不同的设备可以采取统一的操作方式。 （3）改善了系统的可适应性和可扩展性 当设备忙碌、设备故障或新增设备时，用户都不必修改程序，易于实现I/O重定向。 4.3.1 设备的绝对号和相对号 （1）逻辑设备表（LUT） 计算机系统中配置的物理设备的名称和数量都是确定的，但用户按自己的需求所提出的逻辑设备名及数量则不确定，操作系统通过维护逻辑设备表来完成逻辑设备名到物理设备名的映射，如表4-1所示。 2. 逻辑设备名到物理设备名的映射 2. 逻辑设备名到物理设备名的映射 逻辑设备名 物理设备名 驱动程序入口地址 0 2 2000 1 3 3000 2 2 2000 3 5 5000 表4-1 逻辑设备表（LUT） 当用户进程中以逻辑设备名提出设备申请时，操作系统会将此逻辑设备名登记进逻辑设备表，其后，是系统根据实际设备情况，将物理设备名及其驱动程序入口地址填写在相应表项中。若该物理设备空闲，则可执行用户所要求的I/O操作，若非空闲，则提出申请的用户进程被加入该设备的等待队列中。 2. 逻辑设备名到物理设备名的映射 （2）LUT的设置问题 在单用户的计算机系统中，操作系统仅设置一个全局的逻辑设备表，每个进程通过此表来访问设备，即可满足设备映射的需要，但是在多用户的系统中，则是每一个用户设置一张逻辑设备表，在某用户创建的所有进程的PCB中都有指针指向该用户的LUT，再通过LUT指向不同的物理设备。 2. 逻辑设备名到物理设备名的映射 1. 设备分配时应考虑的因素 2. 分配原则 3. 设备分配算法 4. 设备分配的安全性 5. 常用的设备分配技术 4.3.2 设备的分配 设备的固有属性是影响设备分配原则和策略的重要因素，如独占型设备，由于一次只能允许一个进程占用，且该进程放弃之前不可挪做它用，在分配不合理时，有可能延误进程的执行，甚至出现死销；而共享型设备在分配时则没有这方面的限制。 1. 设备分配时应考虑的因素 （1）静态分配 即当一个作业（或进程）运行时，根据作业要求的设备，系统如果能满足，则将其要求的设备全部分配给它，然后开始运行，运行完成释放其占用的所有设备。 这种分配方式的优点是系统绝不会出现死锁，缺点是设备利用率太低。 2. 分配原则 （2）动态分配 这种分配方法是在作业（或进程）运行的过程中，需要使用设备时，就向系统申请，系统根据某种分配原则进行分配。 这种方法的优点是设备的利用率高，缺点是系统有出现死锁的可能。 2. 分配原则 与进程调度相似，动态设备分配也要采取适当的分配策略，如先来先服务算法、优先级高者优先。 （1）先来先服务算法 当设备可用时，先分配给最先提出申请的进程使用。 （2）优先级高者优先 在设置优先级的系统中，可以采用优先级高优先分配算法，可以保证“紧迫”的任务及时得到服务，优先级相同时则按先来先服务的策略分配。 3. 设备分配算法 从前面的讲述可以看出，对于共享设备，不论采用静态分配还是采用动态分配都不会出现死锁，而对于独占设备，采用动态分配有可能造成死锁。 4. 设备分配的安全性 （1）独享分配 适用于资源条件较宽松的情况下的独占型的设备，一次只能让一个进程占用。采用静态分配原则，在作业调度一级执行。 （2）共享分配 适用于共享设备，一般指存储设备，如：磁盘，同时允许多个进程使用。既可采用静态