操作系統(tǒng)設備管理課件(存儲版)
【正文】 設備無關的 I/O 設備驅動及中斷處理 硬件 設備管理子系統(tǒng) 邏輯結構圖 核心態(tài)運行 一、用戶層 I/O 實現(xiàn)與用戶交互的接口，用戶可直接調(diào)用在用戶層提供的、與 I/O操作有關的庫函數(shù)，對設備進行操作 。該系統(tǒng)調(diào)用中有參數(shù)說明了要申請的設備名稱，操作系統(tǒng)處理該系統(tǒng)調(diào)用時，會按照設備特性（是獨占還是共享式使用）及設備的占用情況來分配設備，返回申請是否成功標志。 … close(fd) ；釋放軟盤。 ?在應用程序中， 使用邏輯設備名稱來請求使用某類設備；而系統(tǒng)在實際執(zhí)行時， 還必須使用物理設備名稱。 在申請設備時，如果設備空閑，就將其獨占，不再允許其它進程申請使用，一直等到該設備被釋放，才允許被其它進程申請使用。當輸出這批關聯(lián)字符行時，必須獨占打印機設備，才能使關聯(lián)的字符行打印出來。 ? . 緩沖技術 雖然中斷、 DMA和通道控制技術使得系統(tǒng)中設備和設備、設備和 CPU等得以并行工作，但是外圍設備和 CPU的處理速度不匹配的問題是客觀存在的。 ? 主存速度遠高于外部設備，因此緩沖技術的引入，匹配了外設與 CPU之間的處理速度。 傳輸時間 ：數(shù)據(jù)寫入磁盤或從磁盤讀出的時 間。 ?假設磁盤請求隊列中所涉及的柱面號（磁道號）為 Queue=98， 183， 37， 122，14， 124， 65， 67。所不同的是當它到達另一端時，它馬上折回到盤的開始端，然而不對返回路徑上的任何請求服務。 習題 ?假設對磁盤的請求串為 95， 180， 35，120， 10， 122， 64， 68，磁頭初始位置為 30，試分別畫出 FCFS， SSTF， SCAN，CSCAN調(diào)度算法的磁頭移動軌跡和磁頭移動的磁道數(shù)。在另一端，磁頭移動的方向是相反的，并繼續(xù)在移動中掃描服務。 ?若操作系統(tǒng)對各服務請求順序進行重新調(diào)整，可以減少尋找時間。磁頭這種定位 柱面所花費的時間稱為尋找時間。 ? 在系統(tǒng)主存空間開辟一片區(qū)域，將要從外部設備讀的數(shù)據(jù)預先讀到這片主存區(qū)，將要輸出到外部設備的數(shù)據(jù)先寫到這片主存區(qū)，以后再擇機寫到外部設備。一般可以利用假脫機（ SPOOLing）技術實現(xiàn)虛擬設備。 把這種技術用于對設備的使用實質就是對輸入／輸出數(shù)據(jù)成批處理 。 四、中斷處理程序 獨占式使用設備 所謂獨占式使用設備是指在一段時間內(nèi)只允許一個用戶（進程）訪問的設備。在UNIX中，如 /dev/fd0唯一地確定了一個inode數(shù)據(jù)結構，其中包含了主設備號，通過主設備號可以找到相應的設備驅動程序。 iseek(fd,1024,0)；將軟盤當前 I/O位置定位到1024字節(jié)位置。 close()等。通道技術解決了 I/O操作的獨立性和各部件的并行性。 三、 DMA方式 前兩種方式的缺陷： ? I/O的傳輸速率受 CPU測試或中斷響應的速度限制 ? CPU為管理 I/O耗費大量時間。隨著操作的執(zhí)行更改狀態(tài)位，由 CPU執(zhí)行相應指令讀取I/O完成狀態(tài)。 操作系統(tǒng)一般只與控制器打交道，而非設備本身。 如交互式終端、打印機等。典型設備有 :行式打印機、激光打印機等。 ? 中速設備 ：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)的一類設備。 其基本單位是字符， 故稱為字符設備。它是 CPU與 I/O設備的接口，它接收從 CPU發(fā)來的命令，并去控制 I/O設備工作。 設備控制器接收到相應的命令后，將 I/O狀態(tài)寄存器的相應位置上。由此可見，當I/O設備很多時， CPU可能完全陷入 I/O處理中。 ?通道又稱 I/O處理機，它能完成主存儲器和外設之間的信息傳輸，
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