操作系統(tǒng)6-(編輯修改稿)
2024-08-31 16:43 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 據(jù)塊 ； – ② 所傳送數(shù)據(jù)從設(shè)備 直接送入內(nèi)存 ， 或者相反 ； – ③ 僅在傳送一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)塊的 開始和結(jié)束時(shí)，才需 CPU干預(yù) ，整塊數(shù)據(jù)的傳送由控制器控制完成。 DMA方式 ——用于塊設(shè)備中 38 ? 二、組成 – 一組寄存器 +控制邏輯。 – CR（命令 /狀態(tài)） 。 DR（數(shù)據(jù)） 。 MAR（內(nèi)存地址） 。 DC（計(jì)數(shù)） DMA方式 —用于塊設(shè)備中 39 DMA控制器的組成 DRM A RDCCRI / O控制邏輯…主機(jī)—控制器 接口 控制器 與塊設(shè)備接口c o u n t內(nèi)存C P U命令系統(tǒng)總 線 D M A 控制器命令 /狀態(tài)寄存器 CR。用于接收從 CPU發(fā)來的 I/O命令或有關(guān)控制信息， 或設(shè)備的狀態(tài) 數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器 DC。 存放本次 CPU要讀或?qū)懙淖?(節(jié) )數(shù) 內(nèi)存地址寄存器 MAR。在輸入時(shí)，它存放把數(shù)據(jù)從設(shè)備傳送到內(nèi)存的起始目標(biāo)地址；在輸出時(shí)，它存放由內(nèi)存到設(shè)備的內(nèi)存源地址 數(shù)據(jù)寄存器 DR。用于暫存從設(shè)備到內(nèi)存，或從內(nèi)存到設(shè)備的數(shù)據(jù) 40 設(shè) 置 M A R ， D C 初 值啟 動(dòng) D M A 傳 送 命 令傳 一 字 節(jié)M A R = M A R + 1D C = D C 1d c = 0請(qǐng) 求 中 斷在 繼 續(xù) 執(zhí) 行用 戶 程 序 的同 時(shí) ， 準(zhǔn) 備又 一 次 傳 送出 錯(cuò)否DMA工作過程 41 I/O通道控制方式 ?I/O通道控制方式的引入 – DMA方式：對(duì)許多 離散塊 的讀取仍需要多次中斷。 – 對(duì)一組數(shù)據(jù)塊的讀 (或?qū)?)及有關(guān)的控制和管理為單位的干預(yù) – 實(shí)現(xiàn) CPU、通道和 I/O設(shè)備三者的并行操作 ，從而更有效地提高整個(gè)系統(tǒng)的資源利用率 42 ?通道方式： CPU只需給出 – （ 1） 通道程序首址 。 – （ 2）要訪問 I/O設(shè)備后，通道程序就可完成一組塊操作 I/O通道控制方式 43 通道程序 (1) 操作碼 (2) 內(nèi)存地址 (3) 計(jì)數(shù) (4) 通道程序結(jié)束位 P (5) 記錄結(jié)束標(biāo)志 R 操作 P R 計(jì)數(shù) 內(nèi)存地址 WRITE 0 0 80 813 WRITE 0 0 140 1034 WRITE 0 1 60 5830 WRITE 0 1 300 2022 WRITE 0 0 250 1850 WRITE 1 1 250 720 44 通道工作過程 CPU做其他事情 中斷 向通道發(fā)讀命令并指明使用的設(shè)備 進(jìn)行中斷處理 讀出通道程序并設(shè)置控制器中的狀態(tài)寄存器 執(zhí)行通道程序控制設(shè)備輸入 數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束發(fā)中斷 45 一、設(shè)備相關(guān)系統(tǒng)調(diào)用簡介 ?申請(qǐng)?jiān)O(shè)備 。 該系統(tǒng)調(diào)用中有參數(shù)說明了要申請(qǐng)的設(shè)備名稱，操作系統(tǒng)處理該系統(tǒng)調(diào)用時(shí)，會(huì)按照設(shè)備特性（是獨(dú)占還是分時(shí)共享式使用）及設(shè)備的占用情況來分配設(shè)備，返回申請(qǐng)是否成功標(biāo)志。 ?將數(shù)據(jù)寫入設(shè)備 。 ?從設(shè)備讀取數(shù)據(jù) 。 ?釋放設(shè)備 。 這是申請(qǐng)?jiān)O(shè)備的逆操作 。 46 說明 ： ?上述的系統(tǒng)調(diào)用主要用于對(duì)人機(jī)交互類慢速外設(shè)的使用。 ?對(duì)于 存儲(chǔ)類外設(shè)，用戶程序一般通過對(duì)文件的訪問，由文件管理模塊讀寫存儲(chǔ)外設(shè)間接使用它們 ，系統(tǒng)也提供直接使用存儲(chǔ)類外設(shè)的接口。 ?對(duì)于網(wǎng)絡(luò)通訊外設(shè)，用戶級(jí)程序也不直接使用它們，用戶通過 SOCKET通訊系統(tǒng)調(diào)用接口調(diào)用 TCP/IP層程序，由 IP層程序選擇調(diào)用網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。 47 在 LINUX中，你也可以用如下的系統(tǒng)調(diào)用將數(shù)據(jù)直接寫入軟盤中： fd=open(“/dev/fd0”,O＿ RDRW)；申請(qǐng)軟盤，/dev/fd0代表軟盤 。 lseek(fd,1024,0)；將軟盤當(dāng)前 I/O位置定位到1024字節(jié)位置。 Write(fd,buffer,36)；將用戶緩沖區(qū) buffer中的 36個(gè)字節(jié)寫入軟盤 1024－ 1059字節(jié)。 … close(fd) ；釋放軟盤。 顯然，這樣的使用方式繞過了文件管理，而直接讀／寫軟盤空間。當(dāng)然你必須清楚軟盤的什么位置存放了什么信息，你才能做到正確的讀寫。 48 二、獨(dú)占式使用設(shè)備 所謂獨(dú)占式使用設(shè)備是以 設(shè)備完整使用過程（包含多次 I/O操作）為單位使用設(shè)備 。 在申請(qǐng)?jiān)O(shè)備時(shí)，如果設(shè)備空閑，就將其獨(dú)占，不再允許其它進(jìn)程申請(qǐng)使用，一直等到該設(shè)備被釋放，才允許被其它進(jìn)程申請(qǐng)使用。 49 三 、 分時(shí)式共享使用設(shè)備 獨(dú)占式使用設(shè)備時(shí) ， 設(shè)備利用率很低 。 如果一個(gè)邏輯上完整的數(shù)據(jù)可以用設(shè)備的一次 I/O操作完成，那么我們就不必要獨(dú)占該設(shè)備。反過來說，如果 一次 I/O操作的數(shù)據(jù)邏輯上完整 ，我們就不必要對(duì)該設(shè)備進(jìn)行獨(dú)占方式的申請(qǐng)使用。在申請(qǐng)這種設(shè)備時(shí)，不必檢查是否已被占用，只要簡單累加設(shè)備使用者計(jì)數(shù)即可。 所謂 分時(shí)式共享就是以一次 I/O為單位分時(shí)使用設(shè)備，不同進(jìn)程的 I/O操作請(qǐng)求以排隊(duì)方式分時(shí)地占用設(shè)備進(jìn)行 I/O 。 50 分時(shí)式共享使用設(shè)備 設(shè)備 請(qǐng)求 請(qǐng)求 P1 P2 51 四 、 SPOOLing方式使用外設(shè) SPOOLing 技術(shù)是在批處理操作系統(tǒng)時(shí)代引入的 ， 即所謂假脫機(jī)輸入輸出技術(shù) 。 把這種技術(shù)用于對(duì)設(shè)備的使用 實(shí)質(zhì)就是對(duì)輸入／輸出數(shù)據(jù)成批處理 。 52 Spooling系統(tǒng) ?Spooling技術(shù)是將獨(dú)占設(shè)備改造為共享設(shè)備的技術(shù) 。 53 脫機(jī) 輸入 /輸出 示意圖 打印機(jī)
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