操作系統(tǒng)設(shè)備管理課件-文庫吧
2025-01-11 06:38 本頁面
【正文】 I/O操作的全過程，包括 發(fā)送讀寫命令、 傳輸數(shù)據(jù)、測試設(shè)備狀態(tài)。 設(shè)備控制器接收到相應(yīng)的命令后，將 I/O狀態(tài)寄存器的相應(yīng)位置上。隨著操作的執(zhí)行更改狀態(tài)位，由 CPU執(zhí)行相應(yīng)指令讀取I/O完成狀態(tài)。 在該方式中， CPU還負責從主存中取出需要輸出的數(shù)據(jù)，送到設(shè)備控制器寄存器；或從設(shè)備控制器寄存器取出輸入數(shù)據(jù)，將輸入數(shù)據(jù)存入主存。 CPU向設(shè)備控制器發(fā)讀命令 讀設(shè)備控制器狀態(tài)寄存器 檢查狀態(tài) 從設(shè)備控制器讀字數(shù)據(jù)到CPU寄存器中 將該字寫入內(nèi)存 未 OK OK 出錯 該塊讀完？ OK 下一 指令 未 OK ?缺點： ?在這種方式中 CPU的大量時間用在了等待輸入輸出的循環(huán)測試上，使主機不能充分發(fā)揮效率，外設(shè)也不能得到合理使用，整個系統(tǒng)效率很低。 二、中斷控制方式 CPU向 I/O部件發(fā)出命令后，轉(zhuǎn)去做其他有用的工作。當 I/O部件準備好數(shù)據(jù)后，利用中斷通知 CPU，再由 CPU完成數(shù)據(jù)傳輸。 CPU不必反復(fù)測試寄存器狀態(tài)，節(jié)約了時間。 向設(shè)備控制器發(fā)讀命令 讀設(shè)備控制器狀態(tài)寄存器 檢查狀態(tài) 從設(shè)備控制器讀字數(shù)據(jù) 將該字寫入內(nèi)存 OK 出錯處理 該塊讀完？ OK 下一 指令 未 OK 中斷 ?缺點： ?雖然中斷的引入改善了中央處理機的利用率，但 I/O操作畢竟還是由 CPU控制的，此時每傳輸一個字或字符，往往就要做一次中斷處理，每個字的數(shù)據(jù)傳輸都必須經(jīng)過 CPU寄存器轉(zhuǎn)發(fā)。由此可見，當I/O設(shè)備很多時， CPU可能完全陷入 I/O處理中。 三、 DMA方式 前兩種方式的缺陷： ? I/O的傳輸速率受 CPU測試或中斷響應(yīng)的速度限制 ? CPU為管理 I/O耗費大量時間。 DMA（直接內(nèi)存存?。?負責完成整個 I/O操作，無需再經(jīng) CPU寄存器轉(zhuǎn)發(fā)，并在全部傳輸結(jié)束后向 CPU發(fā)中斷信號。 CPU向 DMA部件發(fā)送 I/O命令后，即可進行其他工作。當傳送完成后， DMA部件向 CPU發(fā)中斷信號。因此僅在數(shù)據(jù)塊傳送的開始和結(jié)束涉及到 CPU。 四、通道方式 I/O通道方式是 DMA方式的發(fā)展 ， 它可進一步減少 CPU的干預(yù) ， 即把對一個數(shù)據(jù)塊的讀(或?qū)?)為單位的干預(yù) ， 減少為對一組數(shù)據(jù)塊的讀 (或?qū)?)及有關(guān)的控制和管理為單位的干預(yù) 。 同時 ， 又可實現(xiàn) CPU、 通道和 I/O設(shè)備三者的并行操作 ， 從而更有效地提高整個系統(tǒng)的資源利用率 。 ?通道又稱 I/O處理機，它能完成主存儲器和外設(shè)之間的信息傳輸，并與中央處理機并行操作。通道技術(shù)解決了 I/O操作的獨立性和各部件的并行性。 ?通道是一個具有特殊功能的處理器，可以實現(xiàn)對外圍設(shè)備的統(tǒng)一管理和外圍設(shè)備與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳輸。 CPU直接控制外部設(shè)備 CPU直接控制設(shè)備控制器 程序直接控制方式 中斷驅(qū)動方式 DMA控制方式 I/O通道控制方式 輸入輸出控制方式的發(fā)展過程 引入設(shè)備控制器 I/O層次結(jié)構(gòu) 通常，操作系統(tǒng)將設(shè)備管理系統(tǒng)劃分并組織成四個層次： ? 用戶層 I/O ? 設(shè)備無關(guān)的 I/O（設(shè)備獨立性軟件） ? 設(shè)備驅(qū)動程序 ? 中斷處理程序 用戶層 I/O 設(shè)備驅(qū)動及中斷處理 硬件 系統(tǒng)調(diào)用接口，設(shè)備無關(guān)的操作系統(tǒng)軟件 設(shè)備 I/O子系統(tǒng) 用戶進程 用戶層 I/O 設(shè)備無關(guān)的 I/O 設(shè)備驅(qū)動及中斷處理 硬件 設(shè)備管理子系統(tǒng) 邏輯結(jié)構(gòu)圖 核心態(tài)運行 一、用戶層 I/O 實現(xiàn)與用戶交互的接口，用戶可直接
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