設(shè)備管理綜合概述(ppt87頁)(編輯修改稿)
2025-02-23 09:24 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 的一道程序模擬脫機(jī)輸入時的外圍控制機(jī)功能，把低速 I/O設(shè)備上的數(shù)據(jù)傳送到高速磁盤上；再用其中的另一道程序模擬脫機(jī)輸出時的外圍控制機(jī)功能，把數(shù)據(jù)從磁盤傳送到低速輸出設(shè)備上。這樣就緩和了 CPU的高速性與 I/O的低速之間的矛盾 。 23:06 Spooling系統(tǒng)主要功能 ? 將輸入設(shè)備上的信息寫到輔存輸入井上； ? 系統(tǒng)或用戶程序從輸入井中讀信息； ? 系統(tǒng)或用戶程序?qū)?shù)據(jù)寫到輸出井中 ? 將從輸出井中數(shù)據(jù)交給慢速輸出設(shè)備。 23:06 DMA 技術(shù) DMA (direct memory access)方式與中斷方式的主要區(qū)別 ? 中斷方式是在數(shù)據(jù)緩沖寄存區(qū)滿后 ， 發(fā)中斷請求 ， CPU進(jìn)行中斷處理； DMA方式則是在所要求傳送的數(shù)據(jù)塊全部傳送結(jié)束時要求 CPU進(jìn)行中斷處理 ， 大大減少了 CPU進(jìn)行中斷處理的次數(shù) 。 ? 中斷方式的數(shù)據(jù)傳送是由 CPU控制完成的； 而 DMA方式則是在 DMA控制器的控制下不經(jīng)過 CPU控制完成的 。 23:06 控制器按照指定存儲器地址，把第一個字節(jié)送入主存， 然后，按指定字節(jié)數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送， 每當(dāng)傳送一個字節(jié)后，字節(jié)計數(shù)器值減 1，直到字節(jié)計數(shù)器等于 0 此時，控制器引發(fā)中斷，通知操作系統(tǒng)，操作完成。 CPU提供 被讀取塊磁盤地址 目標(biāo)存儲地址 待讀取字節(jié)數(shù) 整塊數(shù)據(jù)讀進(jìn)緩沖區(qū) 核準(zhǔn)校驗 DMA工作示例 （以硬盤為例） 23:06 DMA工作原理 ? 存放輸入數(shù)據(jù)的內(nèi)存起始地址、要傳送的字節(jié)數(shù) 送入 DMA控制器的內(nèi)存地址寄存器和傳送字節(jié)計數(shù)器 中斷允許位和啟動位置成 1，啟動設(shè)備 ? 發(fā)出傳輸要求的進(jìn)程進(jìn)入等待狀態(tài) 執(zhí)行指令被暫時掛起，進(jìn)程調(diào)度其他進(jìn)程占據(jù) CPU ? 輸入設(shè)備不斷竊取 CPU工作周期，數(shù)據(jù)不斷寫入內(nèi)存 ? 傳送完畢，發(fā)出中斷信號 ? CPU接到中斷信號轉(zhuǎn)入中斷處理程序處理 ? 中斷處理結(jié)束， CPU返回原進(jìn)程或切換到新的進(jìn)程 23:06 緩沖技術(shù) 1. 緩沖 （ Buffer） 技術(shù)的引入 凡是 數(shù)據(jù)到達(dá) 和 離去 速度不匹配的地方均可采用緩沖技術(shù) 。 在操作系統(tǒng)中采用緩沖是為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的 I/O操作 ， 以緩解 CPU與外部設(shè)備之間速度不匹配的矛盾 ， 提高資源利用率 。 緩沖技術(shù) ? 減少了 I/O設(shè)備對處理器的中斷請求次數(shù) ? 簡化了中斷機(jī)制 ? 節(jié)省了系統(tǒng)開銷 23:06 硬緩沖：在設(shè)備中設(shè)置緩沖區(qū) ， 由硬件實現(xiàn) 軟緩沖：在內(nèi)存中開辟一個空間 ， 用作緩沖區(qū) 單緩沖 雙緩沖 緩沖池：多個緩沖區(qū)連接起來統(tǒng)一管理 ， 構(gòu)成緩沖池 ， 池中設(shè)置了多個可供若干進(jìn)程共享的緩沖區(qū) ， 避免內(nèi)存的大量消耗 。 23:06 ? 在計算機(jī)中 ， 為了減少 CPU的等待時間 ， 必須提高系統(tǒng)主存儲器的響應(yīng)速度 ? 為此使用了高速緩存 ， 用來存儲 CPU常用的代碼和數(shù)據(jù)信息 在主存和 CPU通用寄存器之間設(shè)置一個高速的容量相對較小的存儲器 ， 把正在執(zhí)行的指令地址附近的一部分指令或數(shù)據(jù)從主存調(diào)入這個存儲器 ， 供 CPU在一段時間內(nèi)使用 。 這對提高運行速度有很大的作用 。 23:06 高速緩沖空間與主存空間在一定范圍內(nèi)保持適當(dāng)比例的映射關(guān)系，一般規(guī)定高速緩沖與內(nèi)存的空間比為 4： 1000，即 128kB 高速緩沖可映射 32MB內(nèi)存， 256kB 高速緩沖可映射 64MB內(nèi)存。 緩沖技術(shù)與虛擬設(shè)備技術(shù)的區(qū)別： ? 目的不同 前者解決速度匹配問題 ， 后者將獨占設(shè)備轉(zhuǎn)化為共享設(shè)備 。 ? 存貯空間不同 前者使用內(nèi)存 ， 后者使用外存 。 23:06 總線技術(shù) 新一代計算機(jī)出現(xiàn) ， 帶來了總線技術(shù)的更新 。 在計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各種子系統(tǒng) ， 如 CPU、 內(nèi)存 、I/O設(shè)備等之間 ， 構(gòu)建公用的信號或數(shù)據(jù)傳輸通道 ， 這種可共享連接的傳輸通道稱為總線 。 23:06 總線的分類 CPU內(nèi)存總線 I/O總線 數(shù)據(jù)總線 地址總線 控制總線 （非本課程范圍） 2. 總線的分類 23:06 微型計算機(jī) 總線的種類和發(fā)展 PC／ XT總線 ISA總線 MCA總線 EISA總線 VESA總線 PCI總線 USB總線 …... (過時 ) 1394總線 SCSI總線 23:06 3. USB技術(shù) USB（ Universal Serial Bus） 通用串行總線 ， 是 一種連接 I/O串行設(shè)備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 。 ? 沖破了計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的兩個歷史局限性： （ 1） 由于 I/O設(shè)備的接口標(biāo)準(zhǔn)的不一致和有限的接口數(shù)量已無法滿足各種應(yīng)用迫切需要； （ 2） 傳統(tǒng)的 I/O設(shè)備的接口無法滿足實時數(shù)據(jù)傳輸與多媒體應(yīng)用的需求 。 ? USB以 WDM（ Windows Driver Model） 模型為基礎(chǔ) ， WDM包含一套通用的 I/O服務(wù)和二進(jìn)制兼容的設(shè)備驅(qū)動程序 。 23:06 ? USB支持同步數(shù)據(jù)傳輸方式和異步數(shù)據(jù)傳輸方式 ， 其數(shù)據(jù)傳輸率有低速1． 5Mbps和全速 12Mbps兩種 ， 比標(biāo)準(zhǔn)串口快 100倍 ， 比標(biāo)準(zhǔn)并口快 10倍 ? USB可以主動為外部設(shè)備提供電源 ， 允許外部設(shè)備快速連接 ， 具有即插即用的功能 ? 允許外部設(shè)備的熱插拔 4. SCSI接口技術(shù) SCSI（ Small Computer System Interface）即小型計算機(jī)系統(tǒng)接口。 23:06 SCSI系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 23:06 即插即用技術(shù) (Plug and Play） 計算機(jī)系統(tǒng) I/O設(shè)備與部件配置的應(yīng)用技術(shù) 。 不需要 進(jìn)行任何設(shè)置操作 。 PnP技術(shù)的產(chǎn)生 由于一個系統(tǒng)可以配置多種外部設(shè)備 ， 設(shè)備也經(jīng)常變動和更換 ， 它們都要占有一定的系統(tǒng)資源 ，彼此間在硬件和軟件上可能會產(chǎn)生沖突 。 因此在系統(tǒng)中要正確地對它們進(jìn)行配置和資源匹配；當(dāng)設(shè)備撤除
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