第六章-设备管理.ppt

第六章设备管理

6.1概述

6.2I/O软件的组成

6.3I/O硬件特点

6.4有关技术

6.5网络设备

6.6设备处理

6.7典型外部设备6.1概述6.1.1I/O管理的重要性I/O设备就像计算机系统的五官和四肢2.I/O性能经常成为系统性能的瓶颈 (1)CPU性能不等于系统性能 响应时间也是一个重要因素 (2)CPU性能越高，与I/O差距越大 弥补：更多的进程 (3)进程切换多，系统开销大3.操作系统庞大复杂的原因之一是：资源多、杂，并发，均来自I/O4.理解I/O的工作过程与结构是理解操作系统的工作过程与结构的关键5.I/O技术很实用6.与其他功能联系密切，特别是文件系统7.1.2设备的分类1.按使用特性分存储型设备输入输出型设备（交互型设备）终端设备脱机设备2.按数据组织分块设备以数据块为单位存储、传输信息，如磁盘，磁带。字符设备以字符为单位存储、传输信息，如打印机，终端。3.按外部设备的从属关系分系统设备指操作系统生成时，登记在系统中的标准设备（如终端、打印机、磁盘机等）用户设备指在系统生成时，未登记在系统中的非标准设备。对于这类设备的处理程序由用户提供，并将其纳入系统，由系统代替用户实施管理。（如A/D，D/A转换器，CAD所用专用设备）4.按资源分配角度分独占设备在一段时间内只能有一个进程使用的设备，一般为低速I/O设备。（如打印机，磁带等）共享设备在一段时间内可有多个进程共同使用的设备，多个进程以交叉的方式来使用设备，其资源利用率高。（如硬盘）虚拟设备在一类设备上模拟另一类设备，常用共享设备模拟独占设备，用高速设备模拟低速设备，被模拟的设备称为虚拟设备目的：将慢速的独占设备改造成多个用户可共享的设备，提高设备的利用率（实例：SPOOLing技术，利用虚设备技术——用硬盘模拟输入输出设备）SPOOLing技术为解决独立设备数量少，速度慢，不能满足众多进程的要求，而且在进程独占设备期间，设备利用率比较低而提出的一种设备管理技术5.从程序使用角度分逻辑设备物理设备6.按数据传输率分高速设备低速设备6.1.3设备管理的目标和任务1.按照用户的请求，控制设备的各种操作，完成I/O设备与内存之间的数据交换（包括设备分配与回收；设备驱动程序；设备中断处理；缓冲区管理），最终完成用户的I/O请求功能（1）设备分配与回收记录设备的状态根据用户的请求和设备的类型，采用一定的分配算法，选择一条数据通路（2）建立统一的独立于设备的接口（3）完成设备驱动程序，实现真正的I/O操作（4）处理外部设备的中断处理（5）管理I/O缓冲区2.向用户提供使用外部设备的方便接口，使用户摆脱繁琐的编程负担方便性友好界面透明性逻辑设备与物理设备、屏蔽硬件细节（设备的物理细节，错误处理，不同I/O的差异性）3.充分利用各种技术（通道，中断，缓冲等）提高CPU与设备、设备与设备之间的并行工作能力，充分利用资源，提高资源利用率并行性均衡性（使设备充分忙碌）4.保证在多道程序环境下，当多个进程竞争使用设备时，按一定策略分配和管理各种设备，使系统能有条不紊地工作5.保护设备传送或管理的数据应该是安全的、不被破坏的、必威体育官网网址的6.与设备无关性（设备独立性）用户在编制程序时，使用逻辑设备名，由系统实现从逻辑设备到物理设备（实际设备）的转换用户能独立于具体物理设备而方便的使用设备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统一性：对不同的设备采取统一的操作方式，在用户程序中使用的是逻辑设备优点：设备忙碌或设备故障时，用户不必修改程序改善了系统的可适应性和可扩展性6.2I/O软件的组织I／O软件的基本思想是按分层的思想构成，较低层软件要使较高层软件独立于硬件的特性，较高层软件则要向用户提供一个友好的、清晰的、简单的、功能更强的接口6.2.1I／O软件的目标在设计I／O软件时的一个关键概念是设备独立性。用户在编写使用软盘或硬盘上文件的程序时，无需为不同的设备类型而修改程序就可以使用与设备独立性密切相关的是统一命名这一目标。一个文件或一个设备的名字只应是一个简单的字符串或一个整数，不应依赖于设备6.3I/O硬件特点6.3.1设备组成