操作系統(tǒng)原理與實踐教程(已修改)
2025-01-29 12:35 本頁面
【正文】 第 7章 設(shè)備管理 三兩草上傳 167。 設(shè)備管理的概念 按傳輸速率分類 ? 低速設(shè)備：每秒幾個到數(shù)百字節(jié)。如 Modem ? 中速設(shè)備：每秒數(shù)千到數(shù)萬字節(jié)。如打印機 ? 高速設(shè)備：每秒數(shù)百 K到數(shù)兆。如磁盤、磁帶 按信息交換的單位分類 ? 字符設(shè)備： I/O傳輸?shù)膯挝皇亲止?jié)，如打印機、 modem等。特征：速率較低、中斷驅(qū)動。 ? 塊設(shè)備 ： I/O傳輸?shù)膯挝皇菈K，如磁盤、磁帶。特征：速率高（幾兆）、可隨機訪問任一塊、 DMA方式驅(qū)動。 167。 設(shè)備管理的概念 ： 圖 71 按使用特性對外部設(shè)備分類 167。 設(shè)備管理的概念 設(shè)備管理的功能和任務(wù) 設(shè)備管理是對計算機輸入輸出系統(tǒng)的管理，是操作系統(tǒng)中最具多樣性和復(fù)雜性的部分。其主要任務(wù)是： ? 選擇和分配輸入輸出設(shè)備以進行數(shù)據(jù)傳輸操作； ? 控制輸入輸出設(shè)備和 CPU（或內(nèi)存）之間交換數(shù)據(jù)； ? 為用戶提供友好的透明接口，把用戶和設(shè)備硬件特性分開，使得用戶在編制應(yīng)用程序時不必涉及具體設(shè)備，系統(tǒng)按用戶要求控制設(shè)備工作。 ? 提高設(shè)備和設(shè)備之間、 CPU和設(shè)備之間，以及進程和進程之間的并行操作度，以使操作系統(tǒng)獲得最佳效率。 167。 設(shè)備管理的概念 ? 設(shè)備管理具有以下功能： (1) 提供和進程管理系統(tǒng)的接口。 (2) 進行設(shè)備分配。 (3) 實現(xiàn)設(shè)備和設(shè)備、設(shè)備和 CPU等之間的并行操作。 (4) 進行緩沖區(qū)管理。 I/O系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) ? 通常把 I/O設(shè)備及其接口線路、控制部件、通道和管理軟件稱為 I/O系統(tǒng)，把計算機的主存和外圍設(shè)備的介質(zhì)之間的信息傳送操作稱為輸入輸出操作。 ? 不同的計算機系統(tǒng)，其 I/O系統(tǒng)差別很大，大多數(shù)計算機系統(tǒng)都采用基于總線的 I/O結(jié)構(gòu)。 167。 設(shè)備管理的概念 圖 72 典型 PC總線結(jié)構(gòu) 167。 設(shè)備管理的概念 設(shè)備控制器 ? I/O設(shè)備一般由機械和電子兩部分組成。為了達到模塊化和通用性要求，設(shè)計時往往將這兩部分分開處理。電子部分稱做設(shè)備控制器或適配器。 ? 在小型和微型機中，控制器常以印刷電路板的形式插入主機主板插槽中。它可以管理端口、總線或設(shè)備，實現(xiàn)設(shè)備主體（機械部分）與主機間的連接與通信。 ? 通常，一臺控制器可以控制多臺同一類型的設(shè)備。 ? 設(shè)備控制器是一個可編址的設(shè)備。 ? 設(shè)備控制器有兩個方向的接口：一個是與主機之間的系統(tǒng)接口；另一個是與設(shè)備驅(qū)動電路之間的低層次接口，用于根據(jù)主機發(fā)來的命令控制設(shè)備動作。 167。 設(shè)備管理的概念 ? 設(shè)備控制器具有以下功能： ① 實現(xiàn)主機和設(shè)備之間的通信控制，進行端口地址譯碼。 ② 把計算機的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成機械部分能夠識別的模擬信號，或者反過來。 ③ 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的緩沖。 ④ 接收主機發(fā)來的控制命令。當(dāng)控制器接受一條命令后，可獨立于 CPU完成指定操作， CPU可以轉(zhuǎn)去執(zhí)行其它運算。命令完成時，控制器產(chǎn)生一個中斷， CPU響應(yīng)中斷，控制轉(zhuǎn)給操作系統(tǒng)。 ⑤ 將設(shè)備和控制器當(dāng)前所處的狀態(tài)提供給主機。 CPU通過讀控制器寄存器中的信息，獲得操作結(jié)果和設(shè)備狀態(tài)。 167。 I/O 控制方式 輪詢方式 ? 輪詢方式又稱程序直接控制方式，就是由用戶進程來直接控制內(nèi)存或 CPU和外圍設(shè)備之間的信息傳送。 ? 一旦 CPU啟動 I/O設(shè)備，便不斷查詢 I/O設(shè)備的準(zhǔn)備情況，終止原程序的執(zhí)行，浪費 CPU時間； ? I/O準(zhǔn)備就緒后， CPU參與數(shù)據(jù)傳送工作，而不能執(zhí)行原程序， ? CPU和 I/O設(shè)備串行工作，使主機不能充分發(fā)揮效率，外圍設(shè)備也不
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