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第五章操作系统设备管理
訾小超
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本章主要内容：
n概述
n设备管理的目标
n设备的类型
n设备和OS的通信方式
n设备管理和分配
n设备维护
n设备分配
n设备管理的向上接口
n磁盘调度
nLinux的设备管理
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1、概述
n1-1、为何要引入设备管理
n设备千差万别，即使同类设备也会存在
实现细节和接口方面的区别。如果让使
用者〔应用程序〕直接操纵设备。
n会加重应用程序设计者的负担。
n应用程序依赖于具体的设备，应用程序
的移植性比较差。
n设备利用率低。根源：
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n
n1-2、操作系统设备管理的要求和目标
§为用户提供方便、统一的设备使用界面。
n提高外部设备利用率，尽量提高并行程度
n实现程序与设备的无关性。
n要解决快速的处理器与慢速的I/O设备之间
的操作匹配的问题：缓冲区、预读、缓写等
手段。
n设备管理要实现这些缓冲区的建立、分配、
释放与回收。
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n1-3、设备管理和使用的软件层次关系
n底层通信〔中断处理〕：
n实现软件和硬件设备的通信。
n设备驱动：
n接受来自上层的抽象操作请求，并负责操作的
具体实施。
n主要组成：
n与设备打交道的软件局部。
n共享支持、缓冲区支持等。
n对用户层的形式上统一的I/O接口：
n每个I/O调用接口对应具体的设备抽象操作。
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n1-4、设备的类型
n设备种类比较多，每种的特征差异很大。
n分类方式不一，可以从多个角度进行分类。
n设备外在功能〔使用者的角度〕：
n输入设备
n输出设备
n存储设备
n……
n设备的数据传输方式上〔设备研制者〕：
n块设备精选ppt6
n设备的存在形式上〔OS角度〕：
n物理设备
n逻辑设备
n设备的使用形式〔使用和OS管理角度〕：
n共享设备
n独占设备
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2、设备和OS间的通信控制方式
n2-1、通信的硬件原理：
nI/O设备组成：
n机械部件〔实施部件〕：具体实现设备
的操作。
n电子部件〔接口部件〕：又叫设备控制
器，
n直接外接用于控制和数据通信的电缆线。
n操作系统与控制器直接打交道，发送操
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n设备控制器的接口特征
n简单的通信接口只要通过一根信号线的上下
电平就能通信。
n对复杂的设备，可能很多字节的内容需要访
问〔设置或查询〕，总的来讲分为两类：
n控制类：一般称为控制存放器。OS通过设置
控制存放器，向设备发出操作指令。或通过
查询控制存放器来获知设备的工作状态。
n数据类：一般称为数据存放器。OS通过设置
数据存放器传出控制参数，或进行数据I/O。
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