設備處理技術講義(已修改)
2025-02-24 01:44 本頁面
【正文】 22:39 第五章 設備管理 5. 1 概述 5. 2 I/O軟件 5. 3 I/O系統(tǒng) 硬件 5. 4 有關技術 5. 5 設備處理 5. 6 典型外部設備 22:39 概述 I/O管理的重要性 1. I/O設備就像計算機系統(tǒng)的五官和四肢 2. I/O性能經常成為系統(tǒng)性能的瓶頸 (1)CPU性能不等于系統(tǒng)性能 , 響應時間也是一個重要因素 (2)CPU性能越高 ， 與 I/O差距越大 彌補：更多的進程 (3)進程切換多 ， 系統(tǒng)開銷大 22:39 ：資源多 、 雜 ， 并發(fā) ， 均來自 I/O I/O的工作過程與結構是理解操作系統(tǒng)的工作過程與結構的關鍵 ， 特別是文件系統(tǒng) 22:39 設備的分類 .存儲型設備 .輸入輸出型設備 （ 交互型設備 ） .終端設備 .脫機設備 22:39 塊設備 — 以數(shù)據(jù)塊為單位存儲 、 傳輸信息 ， 如磁盤 ， 磁帶 。 字符設備 — 以字符為單位存儲 、 傳輸信息 ， 如打印機 ， 終端 。 22:39 系統(tǒng)設備 — 指操作系統(tǒng)生成時 ， 登記在系統(tǒng)中的標準設備 。 （ 如終端 、 打印機 、 磁盤機等 ） 用戶設備 — 指在系統(tǒng)生成時 ， 未登記在系統(tǒng)中的非標準設備 。 對于這類設備的處理程序由用戶提供 ， 并將其納入系統(tǒng) ， 由系統(tǒng)代替用戶實施管理 。 （ 如 A/D， D/A轉換器 ， CAD所用專用設備 ） 22:39 獨占設備 — 在一段時間內只能有一個進程使用的設備 ， 一般為低速 I/O設備 。 （ 如打印機 ，磁帶等 ） 共享設備 — 在一段時間內可有多個進程共同使用的設備 ， 多個進程以交叉的方式來使用設備 ，其資源利用率高 。 （ 如硬盤 ） 22:39 虛擬設備 — 在一類設備上模擬另一類設備 ，常用共享設備模擬獨占設備 ， 用高速設備模擬低速設備 ， 被模擬的設備稱為虛擬設備 。 目的：將慢速的獨占設備改造成多個用戶可共享的設備 ， 提高設備的利用率 （ 實例： SPOOLing技術 ， 利用虛設備技術 —— 用硬盤模擬輸入輸出設備 ） 22:39 邏輯設備 物理設備 高速設備 低速設備 22:39 設備管理的目標和任務 ， 控制設備的各種操作 ， 完成I/O設備與內存之間的數(shù)據(jù)交換 （ 包括設備分配與回收；設備驅動程序；設備中斷處理；緩沖區(qū)管理 ） ， 最終完成用戶的 I/O請求 22:39 設備管理功能： （ 1） 設備分配與回收 記錄設備的狀態(tài) ， 根據(jù)用戶的請求和設備的類型 ， 采用一定的分配算法 ， 選擇一條數(shù)據(jù)通路 。 （ 2） 建立統(tǒng)一的獨立于設備的接口 （ 3） 完成設備驅動程序 ， 實現(xiàn)真正的 I/O操作 （ 4） 處理外部設備的中斷處理 （ 5） 管理 I/O緩沖區(qū) 22:39 ， 使用戶 擺脫繁瑣的編程負擔 ? 方便性 ? 友好界面 ? 透明性 邏輯設備與物理設備 、 屏蔽硬件細節(jié) （ 設備 的物理細節(jié) ， 錯誤處理 ， 不同 I/O的差異性 ） 22:39 （ 通道 ， 中斷 ， 緩沖等 ）提高 CPU與設備 、 設備與設備之間的并行工作能力 ， 充分利用資源 ， 提高資源利用率 。 ? 并行性 ? 均衡性 （ 使設備充分忙碌 ） 22:39 ， 當多個進程競爭使用設備時 ， 按一定策略分配和管理各種設備 ， 使系統(tǒng)能有條不紊地工作 。 設備傳送或管理的數(shù)據(jù)應該是安全的 、不被破壞的 、 保密的 。 22:39 用戶在編制程序時 ， 使用邏輯設備名 ，由系統(tǒng)實現(xiàn)從邏輯設備到物理設備（ 實際設備 ） 的轉換 用戶能獨立于具體物理設備而方便的使用設備 22:39 I/O技術 I/O控制方式 ：程序 I/O方式、中斷方式、通道方式、 DMA方式。這也是數(shù)據(jù)傳送控制的四種方式。 I/O控制功能 ： ? 解釋用戶的 I/O系統(tǒng)調用； ? 設備驅動； ? 中斷處理。 22:39 I/O軟件 I/O軟件的基本思想是按分層的思想構成 ， 較低層軟件要使較高層軟件獨立于硬件的特性 ， 較高層軟件則要向用戶提供一個友好的 、 清晰的 、簡單的 、 功能更強的接口 。 22:39 I/O軟件的目標 在設計 I/O軟件時的一個關鍵概念是設備獨立性 。 用戶在編寫使用軟盤或硬盤上文件的程序時 ， 無需為不同的設備類型而修改程序就可以使用 。 與設備獨立性密切相關的是統(tǒng)一命名 這一目標 。 一個文件或一個設備的名字只應是一個簡單的字符串或一個整數(shù) ， 不應依賴于設備 。 22:39 出錯處理是 I/O軟件的 另一個目標 。 一般來說 ， 數(shù)據(jù)傳輸中的錯誤應盡可能地在接近硬件層上處理 最后一個問題是可共享設備和獨占設備的處理問題 22:39 中斷處理 每個進程在啟動一個 I/O操作后阻塞 直到 I/O操作完成并產生一個中斷 由操作系統(tǒng)接管 CPU后喚醒該進程為止 設備驅動 與設備密切相關的代碼放在設備驅動程序中 ， 每個設備驅動程序處理一種設備類型 。 22:39 與設備無關的軟件 雖然 I/O軟件中一部分是設備專用的 ，但大部分軟件是與設備無關的 。 設備驅動程序與設備獨立軟件之間的確切界限是依賴于具體系統(tǒng)的 。 22:39 22:39 有設備都需要的功能 ， 并且向用戶級軟件提供一個統(tǒng)一的接口 。 作系統(tǒng)中的一個主要課題 。 獨立于設備的軟件負責把設備的符號名映射到正確的設備驅動上 。 系統(tǒng)如何防止無權存取設備的用戶存取設備呢 ？ 22:39 。 向較高層軟件掩蓋這一事實并提供大小統(tǒng)一的塊尺寸 ， 這正是設備獨立軟件的一個任務 。 它可將若干扇區(qū)合成一個邏輯
教學課件相關推薦
鄂ICP備17016276號-1