【正文】 備工作，以使 CPU從繁雜的設(shè)備控制事務(wù)中解脫出來。 n 字符設(shè)備： I/O傳輸?shù)膯挝皇亲止?jié)，如打印機(jī)、 modem等。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。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。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。特征：速率較低、不可尋址、中斷驅(qū)動。n 是一個可編址設(shè)備，每一個地址對應(yīng)一個設(shè)備。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。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， 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。)u④ 中斷處理。u四是及時響應(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。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。20230201522 I/O中斷方式I/O控制器能發(fā)中斷 ?？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。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。 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)。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。 通道通過執(zhí)行通道程序，并與設(shè)備控制器共同實(shí)現(xiàn)對 I/O設(shè)備的控制。存放這個起始地址的內(nèi)存固定單元，被稱為 “通道地址字”。F應(yīng)用程序獨(dú)立于具體使用的物理設(shè)備。它們向用戶所提供的接口應(yīng)該是相同的。提供獨(dú)立于設(shè)備的邏輯塊。n 每當(dāng)進(jìn)程向系統(tǒng)提出請求時，只要是可能和安全的，按一定策略分配n 為了實(shí)現(xiàn)獨(dú)占設(shè)備分配，必須在系統(tǒng)中設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2023020180設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)n 從前面所學(xué)內(nèi)容中我們知道，創(chuàng)建一個進(jìn)程時，開辟一個進(jìn)程控制塊 PCB， 以便隨時記錄進(jìn)程的信息；在把一個作業(yè)提交給系統(tǒng)時，系統(tǒng)也是開辟一個作業(yè)控制塊 JCB， 以便隨時記錄作業(yè)的信息。不難理解， 隨著系統(tǒng)的不同， DCT中所含的內(nèi)容也不同。缺點(diǎn)：設(shè)備得不到充分利用，可能引起死鎖2023020190設(shè)備分配應(yīng)考慮的因素n 設(shè)備的固有屬性u共享性：允許多個進(jìn)程共同時共享。須進(jìn)行安全性計(jì)算 .2023020194獨(dú)占設(shè)備的分配程序n 步驟：u分配設(shè)備u分配控制器u分配通道 只有在設(shè)備、控制器和通道三者都分配成功時，這次的設(shè)備分配才算成功?？梢酝ㄟ^多道程序技術(shù)將一臺物理 CPU虛擬為多臺邏輯CPU， 從而允許多個用戶共享一臺主機(jī)，那么通過 SPOOLing技術(shù)便可將一臺物理 I/O設(shè)備虛擬為多臺邏輯 I/O設(shè)備虛擬為多臺邏輯 I/O設(shè)備，同樣允許多個用戶共享一臺物理 I/O設(shè)備。n 我們把這種在聯(lián)機(jī)情況下實(shí)現(xiàn)的同時外圍操作稱為 SPOOLing， 也稱為 假脫機(jī)操作 。20230201109共享打印機(jī)① 共享打印機(jī)技術(shù)已被廣泛地用于多用戶系統(tǒng)和局域網(wǎng)絡(luò)中。并將要打印的數(shù)據(jù)送入其中； 內(nèi)存輸入緩沖區(qū)　　　 B　磁盤　　輸出進(jìn)程再為用戶進(jìn)程申請一張空白的用戶請求打印表，并將用戶的打印要求填入其中， 當(dāng)用戶進(jìn)程請求打印輸出時， 并將要打印的數(shù)據(jù)送入其中； 共享打印機(jī)技術(shù)已被廣泛地用于多用戶系統(tǒng)和局域網(wǎng)絡(luò)中。20230201105SPOOLing系統(tǒng)的組成 必須建立在具有多道程序功能的操作系統(tǒng)上，而且還應(yīng)有高速隨機(jī)外存的支持，通常是采用磁盤存儲技術(shù)。 2023020195獨(dú)占設(shè)備的分配程序n 改進(jìn)：u基本分配程序的缺點(diǎn)：F進(jìn)程是以物理設(shè)備名來提出 I/O請求的；F采用的是單通路的 I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，容易產(chǎn)生 “瓶頸 ”現(xiàn)象u改進(jìn)方法F增加設(shè)備獨(dú)立性：進(jìn)程使用邏輯設(shè)備名請求 I/OF考慮多通路情況2023020196設(shè)備獨(dú)立性n 邏輯設(shè)備名到物理設(shè)備名映射的實(shí)現(xiàn)u邏輯設(shè)備表 LUT2023020191設(shè)備分配應(yīng)考慮的因素n 設(shè)備的固有屬性u虛擬性：本身雖是獨(dú)占設(shè)備，但經(jīng)過某種技術(shù)處理，可以把它改造成虛擬設(shè)備。2023020185控制器控制表和通道控制表2023020186n 為了管理設(shè)備，系統(tǒng)除了為每個設(shè)備設(shè)置 DCT外，整個系統(tǒng)還要有一張所謂的 “系統(tǒng)設(shè)備表（ SDT—System Device Table） ”。2023020181設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) n 設(shè)備控制表（ DCT）u系統(tǒng)為每個設(shè)備配置一張?jiān)O(shè)備控制表，用于記錄設(shè)備的特性及 I/O控制器連接的情況。并將邏輯設(shè)備名映射為物理設(shè)備名，進(jìn)一步可以找到相應(yīng)物理設(shè)備的驅(qū)動程序；對設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，禁止用戶直接訪問設(shè)備； 例如， 將應(yīng)用程序中所使用的邏輯設(shè)備名映射為物理設(shè)備名。系統(tǒng)在實(shí)際執(zhí)行時，必須使用 物理設(shè)備 名稱2023020175設(shè)備獨(dú)立性n 設(shè)備獨(dú)立性好處（設(shè)備無關(guān)性）u設(shè)備分配時的靈活性 。n 發(fā)出中斷信號通知 CPU通道程序已執(zhí)行完成。每臺設(shè)備需要配一個 DMA控制器。DMA控制器組成：主機(jī)與 DMA控制器的接口； DMA控制器與塊設(shè)備的接口； I/O控制邏輯2023020159DMA方式DMA控制器組成：主機(jī)與 DMA控制器的接口； DMA控制器與塊設(shè)備的接口； I/O控制邏輯為了實(shí)現(xiàn)在主機(jī)與控制器之間的成塊數(shù)據(jù)的直接交換，須在 DMA控制器中設(shè)置如下四類寄存器： 命令 /狀態(tài)寄存器 CR；內(nèi)存地址寄存器 MAR；數(shù)據(jù)寄存器 DR；數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器 DC。 2023020157 DMA方式n 直接存儲器存取控制方式的概念 u該方式的特點(diǎn)是：u① 若采用程序 I/O方式， CPU約有 ms的時間處于忙 — 等待中。 輸入完成時，控制器發(fā)出中斷，中斷 B， 通過中斷進(jìn)入中斷處理程序。只有在狀態(tài)寄存器出現(xiàn)