【正文】 帶。因此在設(shè)備分配程序中還應(yīng)增加一個功能，用于對本次的設(shè)備分配是否會形成死鎖而進(jìn)行安全性計算，僅當(dāng)計算結(jié)果說明分配是安全時，方才進(jìn)行分配。其缺點(diǎn)是進(jìn)程進(jìn)展緩慢、 CPU和 1／ O之間是串行工作的。 2．優(yōu)先級高者優(yōu)先分配： 本算法總是將設(shè)備分配給優(yōu)先級最高的進(jìn)程。這種分配不會出現(xiàn)死鎖，但設(shè)備的利用效率較低。 ：既可以用于輸入又可以用于輸出。輸入緩沖隊(duì)列 in，隊(duì)首指針 F（ in），隊(duì)尾指針 L（ in）。 緩沖池由多個緩存區(qū)組成。 環(huán)形緩沖區(qū)用于輸入 (輸出 )時，還要有兩個指針 1N和0UT， IN指向可接收數(shù)據(jù)的空閉緩沖區(qū)的首址， OUT指針指向裝好數(shù)據(jù)且未取走的緩沖區(qū)首址。 是 為輸入和輸出設(shè)備分配兩個緩沖區(qū)的緩沖技術(shù)。 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置緩存器的數(shù)目可把緩沖的類型分為： 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 30 是 讓輸入和輸出設(shè)備共用一個緩沖區(qū)的緩沖技術(shù) 。此后，進(jìn)程可以繼續(xù)它的計算，同時，系統(tǒng)將緩沖區(qū)內(nèi)容寫到 I／ O設(shè)備上。 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 28 緩沖技術(shù) 一 、 概述 引入緩沖技術(shù)的目的： 1）改善 CPU與外圍設(shè)備之間速度不匹配的矛盾； 2） 減少中斷 CPU的次數(shù)，放寬 CPU對中斷的響應(yīng)時間。訪管中斷 —— 根據(jù)訪管指令中的功能號轉(zhuǎn)對應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用。 正常情況，釋放等待進(jìn)程。 CPU收到中斷請求后轉(zhuǎn)相應(yīng)的中斷處理程序的過程稱為中斷響應(yīng)。外部中斷（鍵盤輸入命令） ：對中斷事件進(jìn)行相應(yīng)處理的操作系統(tǒng)程序。如磁帶等。如磁盤、磁鼓等。在 IBM370系統(tǒng)中，這樣的通道可連接 256臺設(shè)備。多通道之間可實(shí)現(xiàn)了并行操作，各通道控制的外圍設(shè)備也實(shí)現(xiàn)了并行操作，從而提高整個系統(tǒng)的處理效率。通道執(zhí)行的程序稱為 通道程序 。 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 18 通道： 專門負(fù)責(zé) I／ O控制的處理機(jī)。然后， DMA硬件自動地把傳送的字節(jié)計數(shù)器減 1，把地址寄存器加 1，并恢復(fù) CPU對主存貯器的控制權(quán)， DMA控制器對每一個傳送的數(shù)據(jù)重復(fù)上述過程，直到傳送字節(jié)計數(shù)器為 “ 0”時，向 CPU產(chǎn)生一個中斷信號。 以后 ,CPU便可去處理其他任務(wù)。 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 15 以從磁盤讀入數(shù)據(jù)為例說明 DMA方式的工作流程： 1）當(dāng) CPU要從磁盤讀入一數(shù)據(jù)塊時，便向磁盤控制器發(fā)送一條讀命令，該命令被送入命令寄存器 CR。 設(shè)備 主存 直接傳送 不用 CPU干涉 I/O控制器增添了 DMA控制機(jī)構(gòu)，在 DMA控制器控制下，外設(shè)直接與內(nèi)存交換成批數(shù)據(jù)而不用 CPU干預(yù)。其余的 。循環(huán)測試傳送是一種用 程序直接控制 I／ O操作的方式 。 設(shè)備（ I/O）控制器： 是 CPU與 I/O設(shè)備之間的接口，設(shè)備不直接與 CPU進(jìn)行通信，設(shè)備控制器接收從 CPU發(fā)來的命令，去控制 I/O設(shè)備工作，包括狀態(tài)寄存器和數(shù)據(jù)緩沖寄存器。 (二 )設(shè)備獨(dú)立性的類型： 邏輯設(shè)備名 物理設(shè)備名 設(shè)備管理 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 9 (三 )設(shè)備管理分為兩層： 1）輸入輸出控制系統(tǒng) 它與用戶相互交互，完成設(shè)備的分配、調(diào)度并向程序員提供一個統(tǒng)一的編程接口，實(shí)現(xiàn)了邏輯設(shè)備向物理設(shè)備的轉(zhuǎn)換。 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 8 一個程序應(yīng)該獨(dú)立于分配給它的某種類型的具體設(shè)備。例如，在 UNIX系統(tǒng)中從各種輸入設(shè)備輸入信息都使用系統(tǒng)調(diào)用read,向各種輸出設(shè)備傳送信息都使用系統(tǒng)調(diào)用 write. 四 、 設(shè)備獨(dú)立性 (設(shè)備無關(guān)性 ) 邏輯設(shè)備名： 用戶自己指定的設(shè)備名（設(shè)備類 指計算機(jī)的主存與設(shè)備之間的信息交換是以字符為單位進(jìn)行的設(shè)備，由于每次只能傳送一個字符的信息，所以這類設(shè)備的速度較低，如 鍵盤、顯示器、打印機(jī)、卡片輸入機(jī) 等。 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 6 4．按信息交換方式分類 1）塊設(shè)備。 包括輸入設(shè)備和輸出設(shè)備兩大類。 為提高設(shè)備的利用率，通過 Spooling技術(shù)把獨(dú)占設(shè)備改造為共享設(shè)備，用來模擬獨(dú)占設(shè)備的那部分共享設(shè)備稱為 虛擬設(shè)備 。 指在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，一經(jīng)分配給某一作業(yè)，就在作業(yè)整個運(yùn)行期間都為它獨(dú)占的設(shè)備，如 打印機(jī)、卡片輸入機(jī) 等。如鍵盤、打印機(jī)、磁盤等。 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 3 三 、 設(shè)備的分類 計算機(jī)的 I/O設(shè)備種類很多，結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，管理起來較困難，為了管理上的方便。 向用戶提供統(tǒng)一、友好的使用界面。（ 包括：設(shè)備分配策略，分配的方式，分配技術(shù)和選擇用戶的算法 。 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 1 第五章 設(shè)備管理 輸入輸出管理概念 數(shù)據(jù)傳送控制方式 中斷技術(shù) 緩沖技術(shù) 設(shè)備分配 I/O進(jìn)程控制 設(shè)備驅(qū)動程序 磁盤的驅(qū)動調(diào)度 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 2 輸入輸出管理概念 一、設(shè)備管理的目的： 1）合理地利用外部設(shè)備 :提高設(shè)備的并行性和均衡性 。 根據(jù)各類設(shè)備的特點(diǎn)確定相應(yīng)的分配策略。 外部設(shè)備： 除 CPU、主存之外的其它設(shè)備。 指在操作系統(tǒng)生成時已登記于系統(tǒng)中的 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 。用戶必須用某種方式把這類設(shè)備交給系統(tǒng)統(tǒng)一管理，如繪圖機(jī)、掃描儀等， 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 4 2．從資源分配角度分類 1） 獨(dú)占設(shè)備。 3） 虛擬設(shè)備。 2） 輸入輸出設(shè)備。 3） 終端設(shè)備。 2）字符設(shè)備。 所謂 統(tǒng)一 ， 是指對各種不同的設(shè)備都使用同一界面。 (一 )設(shè)備獨(dú)立性： 用戶在編制程序時使用的設(shè)備與實(shí)際使用的設(shè)備無關(guān)，用戶程序中使用的是邏輯設(shè)備。 指在 I/O信息時，可以從不同類型的設(shè)備上 I/O，若要改變設(shè)備的類型，程序只需做很少的修改。 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 10 數(shù)據(jù)傳輸控制方式 一、 I／ O控制方式 1）循環(huán)測試 I/O方式； 2） I/O中斷方式； 3） DMA方式； 4）通道方式。 在早期計算機(jī)或現(xiàn)代一些簡單的微型計算機(jī)系統(tǒng)中采用循環(huán)測試傳送方式。 例如 ,行式打印機(jī)每打印一行約需 60ms,在循環(huán)測試傳送方式中，大約有 CPU都處于循環(huán)測試中，在程序中斷 I／ O方式中， CPU僅用 務(wù)程序。 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 14 3. DMA傳送方式（直接內(nèi)存存?。? 為了進(jìn)一步減少 CPU對 I／ O的干預(yù)而引入了直接存儲器訪問方式。 (4)數(shù)據(jù)計數(shù)器 DC。 4）將磁盤源地址直接送至 DMA控制器的 I/O控制邏輯上； 5）然后啟動