操作系統(tǒng)設(shè)備管理課件(已修改)
2025-01-29 06:38 本頁面
【正文】 第六章 設(shè)備管理 管理和控制所有的外部設(shè)備（ I/O設(shè)備），是操作系統(tǒng)的主要功能之一。 本章介紹： ?外部設(shè)備分類及控制方式 ?設(shè)備使用方法、 I/O子系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)及緩沖技術(shù) ?輔存及磁盤請求調(diào)度技術(shù) I/O 系 統(tǒng) I/O設(shè)備的類型 1) 按傳輸速率分類 ? 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。典型設(shè)備有鍵盤、 鼠標(biāo)器、語音的輸入和輸出等設(shè)備。 ? 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。典型設(shè)備有 :行式打印機、激光打印機等。 ? 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、 磁盤機、 光盤機等。 2) 按信息交換的單位分類 ? 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。 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 : 1)傳輸速率較高，通常每秒鐘為幾兆位； 2) 可尋址，即對它可隨機地讀 /寫任一塊； ? 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。 如交互式終端、打印機等。傳輸速率低。 字符設(shè)備在 I／ O時，常采用中斷驅(qū)動方式。 3) 按設(shè)備的共享屬性分類 這種分類方式可將 I/O設(shè)備分為如下三類： ? 獨占設(shè)備 ：它是指在一段時間內(nèi)只允許一個用戶 (進程 )訪問的設(shè)備，即臨界資源； 因而，對多個并發(fā)進程而言，應(yīng)互斥地訪問這類設(shè)備，系統(tǒng)一旦把這類設(shè)備分配給某進程后，便由該進程獨占，直至用完釋放，應(yīng)當(dāng)注意，獨占設(shè)備的分配有可能引起進程死鎖。 ? 共享設(shè)備 ： 它是指在一段時間內(nèi)允許多個進程同時訪問的設(shè)備，當(dāng)然，對于每一時刻而言，該類設(shè)備仍然只允許一個進程訪問。 ? 虛擬設(shè)備 ： 它是指通過虛擬技術(shù)將一臺獨占設(shè)備變換為若干臺邏輯設(shè)備，供若干個用戶 (進程 )同時使用，通常把這種經(jīng)過虛擬技術(shù)處理后的設(shè)備，稱為虛擬設(shè)備。 （ I/O部件 ） 設(shè)備控制器是計算機中的一個實體，其主要職責(zé)是控制一個或多個 I/O設(shè)備，以實現(xiàn) I/O設(shè)備與和計算機之間的數(shù)據(jù)交換。它是 CPU與 I/O設(shè)備的接口，它接收從 CPU發(fā)來的命令，并去控制 I/O設(shè)備工作。 操作系統(tǒng)一般只與控制器打交道，而非設(shè)備本身。 早期 CPU是直接控制外部設(shè)備的，在引入設(shè)備控制器之后， I/O指令功能加強，才將CPU逐漸從與外設(shè)的交互細(xì)節(jié)中解放出來。 PCI總線控制器 處理機 內(nèi)存 顯卡 外設(shè) 光盤 磁盤 IDE總線控制器 外設(shè)控制器 控制器 控制器 連接 CPU、內(nèi)存、設(shè)備控制器和 I/O設(shè)備模型 每個控制器都有一些用來與 CPU通訊的 I/O寄存器 。操作系統(tǒng)通過向這些寄存器寫命令字來實現(xiàn) I/O功能。 鍵盤 060 063 硬盤 320 – 32F 打印機 378 – 37F 軟盤 3F0 – 3F7 彩色顯示器 3D0 – 3DF IBM PC的 I/O地址 I/O控制方式 ?所謂 I/O操作的控制方式也就是外圍設(shè)備和內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳送控制方式，經(jīng)歷了程序直接控制方式，中斷控制方式，DMA方式和通道方式四種。 ?它們之間的不同主要在與 I/O交互過程中CPU的干預(yù)程度。 一、程序直接控制方式 CPU直接控制
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