【正文】 第五章 設(shè) 備 管 理 第五章 設(shè)備管理 I/O系統(tǒng) I/O控制方式 緩沖管理 設(shè)備分配 設(shè)備處理 磁盤存儲器管理 第五章 設(shè) 備 管 理 I/O 系 統(tǒng) I/O設(shè)備 1. I/O設(shè)備的類型 1) 按傳輸速度的高低 ， 可將 I/O設(shè)備分為三類 。 第一類是低速設(shè)備 ， 這是指其傳輸速率僅為每秒鐘幾個字節(jié)至數(shù)百個字節(jié)的一類設(shè)備 。 屬于低速設(shè)備的典型設(shè)備有鍵盤 、 鼠標(biāo)器 、 語音的輸入和輸出等設(shè)備 。 第二類是中速設(shè)備 ， 這是指其傳輸速率在每秒鐘數(shù)千個字節(jié)至數(shù)萬個字節(jié)的一類設(shè)備 。 典型的中速設(shè)備有行式打印機(jī) 、 激光打印機(jī)等 。 第三類是高速設(shè)備 ， 這是指其傳輸速率在數(shù)百千個字節(jié)至數(shù)十兆字節(jié)的一類設(shè)備 。 典型的高速設(shè)備有磁帶機(jī) 、 磁盤機(jī) 、 光盤機(jī)等 。 第五章 設(shè) 備 管 理 2) 可將 I/O設(shè)備分成兩類 。 第一類是塊設(shè)備 (Block Device)，這類設(shè)備用于存儲信息 。 由于信息的存取總是以數(shù)據(jù)塊為單位 ， 故而得名 。 它屬于有結(jié)構(gòu)設(shè)備 。 典型的塊設(shè)備是磁盤 ，每個盤塊的大小為 512 B~4 KB。 磁盤設(shè)備的基本特征是其傳輸速率較高 ， 通常每秒鐘為幾兆位；另一特征是可尋址 ， 即對它可隨機(jī)地讀 /寫任一塊；此外 ， 磁盤設(shè)備的 I/O常采用DMA方式 。 第二類是字符設(shè)備 (Character Device)， 用于數(shù)據(jù)的輸入和輸出 。 其基本單位是字符 ， 故稱為字符設(shè)備 。 第五章 設(shè) 備 管 理 3) 這種分類方式可將 I/O (1) 獨占設(shè)備。 (2) 共享設(shè)備。 (3) 虛擬設(shè)備。 第五章 設(shè) 備 管 理 2. 設(shè)備與控制器之間的接口 圖 51 設(shè)備與控制器間的接口 緩沖 轉(zhuǎn)換器控制邏輯信號數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信號線狀態(tài)信號線控制信號線至設(shè)備控制器I / O 設(shè)備第五章 設(shè) 備 管 理 設(shè)備控制器 1. 設(shè)備控制器的基本功能 1) 接收和識別命令 2) 數(shù)據(jù)交換 3) 標(biāo)識和報告設(shè)備的狀態(tài) 4) 地址識別 5) 數(shù)據(jù)緩沖 6) 差錯控制 第五章 設(shè) 備 管 理 2. 設(shè)備控制器的組成 圖 52 設(shè)備控制器的組成 數(shù)據(jù)寄存器控制/ 狀態(tài)寄存器數(shù)據(jù)線I / O 邏輯?控制器與設(shè)備接口1控制器與設(shè)備接口 i數(shù)據(jù)狀態(tài)控制數(shù)據(jù)狀態(tài)控制?地址線控制線C P U 與控制器接口 控 制 器 與設(shè) 備 接 口第五章 設(shè) 備 管 理 I/O通道 1. I/O通道 (I/O Channel)設(shè)備的引入 實際上 ， I/O通道是一種特殊的處理機(jī) 。 它具有執(zhí)行 I/O指令的能力 ， 并通過執(zhí)行通道 (I/O)程序來控制 I/O操作 。 但I(xiàn)/O通道又與一般的處理機(jī)不同 ， 主要表現(xiàn)在以下兩個方面： 一是其指令類型單一 ， 這是由于通道硬件比較簡單 ， 其所能執(zhí)行的命令 ， 主要局限于與 I/O操作有關(guān)的指令； 再就是通道沒有自己的內(nèi)存 ， 通道所執(zhí)行的通道程序是放在主機(jī)的內(nèi)存中的 ， 換言之 ， 是通道與 CPU共享內(nèi)存 。 第五章 設(shè) 備 管 理 2. 通道類型 1) 字節(jié)多路通道 (Byte Multiplexor Channel) 圖 53 字節(jié)多路通道的工作原理 控制器 A控制器 B控制器 C控制器 D控制器 N?A1A2A3?子通道 AB1B2B3?子通道 BC1C2C3?子通道 CN1N2N3?子通道 NA1B1C1? A2B2C2…設(shè)備第五章 設(shè) 備 管 理 2) 數(shù)組選擇通道 (Block Selector Channel) 字節(jié)多路通道不適于連接高速設(shè)備 ， 這推動了按數(shù)組方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的數(shù)組選擇通道的形成 。 這種通道雖然可以連接多臺高速設(shè)備 ， 但由于它只含有一個分配型子通道 ， 在一段時間內(nèi)只能執(zhí)行一道通道程序 ， 控制一臺設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送 ， 致使當(dāng)某臺設(shè)備占用了該通道后 ， 便一直由它獨占 ， 即使是它無數(shù)據(jù)傳送 ， 通道被閑置 ， 也不允許其它設(shè)備使用該通道 ， 直至該設(shè)備傳送完畢釋放該通道 。 可見 ， 這種通道的利用率很低 。 第五章 設(shè) 備 管 理 3) 數(shù)組多路通道 (Block Multiplexor Channel) 數(shù)組選擇通道雖有很高的傳輸速率 ， 但它卻每次只允許一個設(shè)備傳輸數(shù)據(jù) 。 數(shù)組多路通道是將數(shù)組選擇通道傳輸速率高和字節(jié)多路通道能使各子通道 (設(shè)備 )分時并行操作的優(yōu)點相結(jié)合而形成的一種新通道 。 它含有多個非分配型子通道 ， 因而這種通道既具有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率 ， 又能獲得令人滿意的通道利用率 。 也正因此 ， 才使該通道能被廣泛地用于連接多臺高 、 中速的外圍設(shè)備 ， 其數(shù)據(jù)傳送是按數(shù)組方式進(jìn)行的 。 第五章 設(shè) 備 管 理 3. “瓶頸”問題 圖 54 單通路 I/O系統(tǒng) 設(shè)備 1設(shè)備 2設(shè)備 3設(shè)備 4設(shè)備 5設(shè)備 6設(shè)備 7控制器 1控制器 2控制器 3控制器 4通道 1通道 2存儲器第五章 設(shè) 備 管 理 圖 55 多通路 I/O系統(tǒng) I / O 設(shè)備控制器 1控制器 2通道 1通道 2存儲器I / O 設(shè)備I / O 設(shè)備I / O 設(shè)備第五章 設(shè) 備 管 理 總線系統(tǒng) 圖 56 總線型 I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu) C P U 存儲器磁盤控制器打印機(jī)控制器?其它控制器磁盤驅(qū)動器打印機(jī)系統(tǒng)總線第五章 設(shè) 備 管 理 1. ISA和 EISA總線 1) ISA(Industry Standard Architecture) 這是為了 1984年推出的 80286型微機(jī)而設(shè)計的總線結(jié)構(gòu) 。 其總線的帶寬為 8位 ， 最高傳輸速率為 2 Mb/s。 之后不久又推出了 16位的 (EISA)總線 ， 其最高傳輸速率為 8 Mb/s， 后又升至 16 Mb/s， 能連接 12臺設(shè)備 。 2) EISA(Extended ISA) 到 80年代末期 ， ISA總線已難于滿足帶寬和傳輸速率的要求 ， 于是人們又開發(fā)出擴(kuò)展 ISA(EISA)總線 ， 其帶寬為 32位 ，總線的傳輸速率高達(dá) 32 Mb/s， 同樣可以連接 12臺外部設(shè)備 。 第五章 設(shè) 備 管 理 2. 局部總線 (Local Bus) 1) VESA(Video Electronic Standard Association)總線 2) PCI(Peripheral Component Interface) 第五章 設(shè) 備 管 理 I/O控制方式 程序 I/O方式 在程序 I/O