【正文】 相關(guān)。u三是發(fā)出 I/O 命令，啟動分配到的 I/O設(shè)備，完成指定的 I/O操作。也將由設(shè)備控制器發(fā)來的信號傳送給上層軟件。u③ 轉(zhuǎn)入相應(yīng)的設(shè)備處理程序。F在這里引起中斷的事件稱為中斷源。D、信息交換單位2023020135練習(xí)n 硬盤屬于 (A、從屬關(guān)系 2023020132“瓶頸 ”問題 圖 54 單通路 I/O系統(tǒng) 2023020133圖 55 多通路 I/O系統(tǒng) 解決 “瓶頸 ”問題的最有效方法就是增加設(shè)備到主機(jī)間的通路而不增加通道 2023020134練習(xí)n 通道是 I/O處理機(jī)，它用于實(shí)現(xiàn) ______之間的信息傳輸；n ____用作連接大量的低速或中速設(shè)備；A、數(shù)據(jù)選擇通道 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。直至該設(shè)備傳送完畢釋放該通道?？刂埔慌_設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送， 20230201282023020129n 數(shù)組選擇通道：這些子通道按時(shí)間片輪轉(zhuǎn)主式共享主通道。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； 不僅數(shù)據(jù)傳輸獨(dú)立于 CPU,而且 I/O操作的組織管理也獨(dú)立于 CPU。 它是CPU與 I/O設(shè)備之間的接口 ，接收從 CPU發(fā)來的命令，并控制 I/O設(shè)備工作，以使 CPU從繁雜的設(shè)備控制事務(wù)中解脫出來。n 共享型設(shè)備：多個進(jìn)程對它的訪問可以交叉進(jìn)行，除磁帶機(jī)外的塊設(shè)備屬共享設(shè)備n 虛擬設(shè)備： 在一類設(shè)備上模擬另一類設(shè)備，常用共享設(shè)備模擬獨(dú)占設(shè)備，用高速設(shè)備模擬低速設(shè)備，被模擬的設(shè)備稱為虛 擬 設(shè)備2023020114設(shè)備與控制器之間的接口n 通常，設(shè)備不是直接與 CPU進(jìn)行通信，而是與設(shè)備控制器通信，因此在 I/O設(shè)備中應(yīng)含有與設(shè)備控制器間的接口，在該接口中有三種類型的信號，各對應(yīng)一條信號線2023020115設(shè)備與控制器之間的接口n 數(shù)據(jù)信號線 用于在設(shè)備和設(shè)備控制器之間傳送數(shù)據(jù)信號。 n 字符設(shè)備： I/O傳輸?shù)膯挝皇亲止?jié)，如打印機(jī)、 modem等。如鍵盤、鼠標(biāo)n 中速設(shè)備：每秒數(shù)千到數(shù)萬字節(jié)。其中，計(jì)算數(shù)據(jù)所在磁盤的柱面號、磁頭號、扇區(qū)號的程序是（ 2023,2023）A、用戶程序 B、系統(tǒng)調(diào)用處理程序C、設(shè)備驅(qū)動程序 D、中斷處理程序720230201I/O層次視圖n用戶層軟件設(shè)備獨(dú)立性軟件設(shè)備驅(qū)動程序中斷處理程序硬件I/O系統(tǒng)接口RW/HW 接口8 I/O系統(tǒng)接口n 塊設(shè)備接口u塊設(shè)備：數(shù)據(jù)的存取和傳輸都是以數(shù)據(jù)塊為單位的設(shè)備。202302012設(shè)備管理的任務(wù)n 是完成用戶提出的 I/O請求，為用戶分配 I/O設(shè)備，提高 CPU與 I/O設(shè)備的利用率，提高 I/O設(shè)備的速度，方便用戶使用 I/O設(shè)備。1第 6章 設(shè)備管理n “設(shè)備 ”泛指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的外部設(shè)備，即除主機(jī)以外的其他所有設(shè)備。 202302013n 方便用戶使用 I/O設(shè)備u隱藏物理設(shè)備的細(xì)節(jié)u與設(shè)備的無關(guān)性n 提高 CPU和 I/O設(shè)備的利用率u提高 CPU和 I/O設(shè)備的利用率u對 I/O設(shè)備進(jìn)行控制n 為用戶的共享設(shè)備時(shí)提供方便u確保對設(shè)備的正確共享u錯誤處理202302014 I/O系統(tǒng)的層次和結(jié)構(gòu)模型n I/O層次結(jié)構(gòu)u用戶層 I/O軟件u設(shè)備獨(dú)立性軟件u設(shè)備驅(qū)動程序u中斷處理程序20230201520230201I/O層次結(jié)構(gòu)n用戶層軟件設(shè)備獨(dú)立性軟件設(shè)備驅(qū)動程序中斷處理程序硬件實(shí)現(xiàn)與用戶交互的接口，產(chǎn)生 I/O請求負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)與設(shè)備驅(qū)動器的統(tǒng)一接口、設(shè)備命名，設(shè)備的保護(hù)，設(shè)備的分配與釋放，緩沖等。特點(diǎn)：傳輸速率高，可尋址， DMA控制方式u隱藏了磁盤的二維結(jié)構(gòu)u將抽象命令映射為低層操作n 流設(shè)備接口u字符設(shè)備。如打印機(jī)n 高速設(shè)備：每秒數(shù)百 K到數(shù)兆。特征：速率較低、不可尋址、中斷驅(qū)動。n 控制信號線 作為由設(shè)備控制器向 I/O設(shè)備發(fā)送控制信號時(shí)的通路。n 是一個可編址設(shè)備，每一個地址對應(yīng)一個設(shè)備。2023020123n 通道方式的目的使一些原來由 CPU處理的 I/O任務(wù)轉(zhuǎn)由通道來承擔(dān)，從而使 CPU徹底從 I/O中解放出來。I/O通道的引入 ：2023020124 為使中央處理機(jī)從繁忙的 I/O處理中擺脫出來，現(xiàn)代大、中型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中設(shè)置了 專門的處理 I/O操作的處理機(jī)，并把這種處理機(jī)稱為通道。n 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， u當(dāng)一個子通道控制的某臺外設(shè)交換了一個字節(jié)后，就轉(zhuǎn)向下一個子通道，以控制下一臺設(shè)備傳送一個字節(jié)。致使當(dāng)某臺設(shè)備占用了該通道后，便一直由它獨(dú)占， 它的優(yōu)點(diǎn)是傳輸速度高，缺點(diǎn)是一次只能控制一臺設(shè)備進(jìn)行 I/O操作，利用率低。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。)中斷事件通常由硬件發(fā)現(xiàn)n 中斷的處理 F對出現(xiàn)的事件進(jìn)行處理的程序稱為中斷處理程序。u④ 中斷處理。 n 通常，每一類設(shè)備配置一種驅(qū)動程序。u四是及時(shí)響應(yīng)由控制器或通道發(fā)來的中斷請求，并根據(jù)其中斷類型調(diào)用相應(yīng)的中斷處理程序進(jìn)行處理。u四是驅(qū)動程序與硬件緊密相關(guān)，其部分被固化在ROM 中。u三是不設(shè)置專門的設(shè)備處理進(jìn)程，只為各類設(shè)備設(shè)置相應(yīng)的設(shè)備處理程序，供用戶進(jìn)程或系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)用。設(shè)備驅(qū)動程序與（）密切相關(guān)，如果計(jì)算機(jī)中配置有一個光盤，一個軟盤，一個硬盤，此時(shí)應(yīng)為它們配置（）種外存設(shè)備驅(qū)動程序。CPU外部設(shè)備控制邏輯電路控制寄存器I/O控制器數(shù)據(jù)寄存器2023020150工作過程以輸入為例 把 busy置 1 反復(fù)測試 busy，為 1表示輸入機(jī)尚未輸完一個字，處理機(jī)應(yīng)繼續(xù)對該標(biāo)志進(jìn)行測試，轉(zhuǎn) 2，為 0表示輸入機(jī)已將輸入數(shù)據(jù)送入控制器的數(shù)據(jù)寄存器中，轉(zhuǎn) 3 把數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中讀走，并置 busy為 1。致使 CPU的絕大部分時(shí)間都處于等待 I/O設(shè)備完成數(shù)據(jù) I/O的循環(huán)測試中， 20230201522 I/O中斷方式I/O控制器能發(fā)中斷 。在以后的某個時(shí)刻 OS調(diào)度要求輸入的進(jìn)程 A?？梢?，這樣可使CPU和 I/O設(shè)備都處于忙碌狀態(tài)，從而提高了整個系統(tǒng)的資源利用率及吞吐量。 可見，中斷驅(qū)動方式可以成百倍地提高 CPU的利用率。為減少中斷對 CPU造成的負(fù)擔(dān)，可采用 DMA方式和通道方式。所傳送的數(shù)據(jù)是從設(shè)備直接送入內(nèi)存的，或者相反；u 2023020158DMA方式控制器功能更強(qiáng)，除有中斷功能外，還有一個 DMA控制機(jī)構(gòu)。u ② 發(fā)出數(shù)據(jù)要求的進(jìn)程進(jìn)入等待狀態(tài)，進(jìn)程調(diào)度程序調(diào)度其他進(jìn)程占據(jù) CPU。20230201613. DMA工作過程 圖 59 DMA方式的工作流程 2023020162直接存儲器存取控制n 直接存儲器存取控制方式的特點(diǎn)uI/O數(shù)據(jù)傳輸速度快， CPU負(fù)擔(dān)少。 2023020166 I/O通道控制方式 1. I/O通道控制方式的引入 I/O通道方式是 DMA方式的發(fā)展，它可進(jìn)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)?)