【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 章 設(shè) 備 管 理 緩沖區(qū)的工作方式 ? 四種工作方式 ? 收容輸入；提取輸入；收容輸出；提取輸出。 hin sout sin hout 收容輸入 提取輸出 用戶 程序 提取輸入 收容輸出 緩沖池 45 第五章 設(shè) 備 管 理 I/O軟件 ? I/O軟件的設(shè)計(jì)目標(biāo)和原則 ? 中斷處理程序 ? 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 ? 設(shè)備獨(dú)立性軟件 ? 用戶層的 I/O軟件 46 第五章 設(shè) 備 管 理 I/O軟件的設(shè)計(jì)目標(biāo)和原則 ? 與具體設(shè)備無關(guān) ? 統(tǒng)一命名 ? 對(duì)錯(cuò)誤的處理 ? 緩沖技術(shù) ? 設(shè)備的分配和釋放 ? I/O控制方式 47 第五章 設(shè) 備 管 理 I/O系統(tǒng)的層次及功能 用戶層軟件 設(shè)備獨(dú)立性軟件 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 中斷處理程序 硬件 I/O應(yīng)答 產(chǎn)生 I/O請(qǐng)求、格式化 I/O、 Spooling 映射、保護(hù)、分塊、緩沖、分配 設(shè)置設(shè)備寄存器，檢查寄存器狀態(tài) 執(zhí)行 I/O操作 48 第五章 設(shè) 備 管 理 中斷處理程序 喚醒被阻塞的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)程對(duì)被中斷進(jìn)程的C P U 環(huán)境進(jìn)行保護(hù)分析中斷原因，轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷處理程序終端中斷處理程序打印機(jī)中斷處理程序磁盤中斷處理程序?恢復(fù)被中斷進(jìn)程的 C P U 現(xiàn)場(chǎng)?返回被中斷的進(jìn)程，繼續(xù)執(zhí)行中斷請(qǐng)求信號(hào)49 第五章 設(shè) 備 管 理 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 ? 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序又稱為設(shè)備處理程序， 是I/O進(jìn)程與設(shè)備控制器之間的通信程序。 ? 驅(qū)動(dòng)程序與硬件密切相關(guān)，每一類或非常類似的兩類設(shè)備設(shè)備配置一種驅(qū)動(dòng)程序。 50 第五章 設(shè) 備 管 理 ? 接收由 I/O進(jìn)程發(fā)來的命令和參數(shù)。將抽象請(qǐng)求轉(zhuǎn)換為具體請(qǐng)求發(fā)送給設(shè)備控制器。 ? 檢查用戶 I/O請(qǐng)求的合法性，傳遞設(shè)備的狀態(tài)，設(shè)置設(shè)備的工作方式。 ? 發(fā)出 I/O命令，啟動(dòng) I/O設(shè)備。 ? 響應(yīng)控制器或通道發(fā)來的中斷請(qǐng)求。 ? 自動(dòng)地構(gòu)成通道程序。 51 第五章 設(shè) 備 管 理 ? 驅(qū)動(dòng)程序主要是指在請(qǐng)求 I/O的進(jìn)程與設(shè)備控制器之間的一個(gè)通信和轉(zhuǎn)換程序。 ? 與硬件特性緊密相關(guān)，不同類型的設(shè)備配置不同的驅(qū)動(dòng)程序。 ? 驅(qū)動(dòng)程序與 I/O設(shè)備所采用的 I/O控制方式緊密相關(guān)。 ? 一般使用匯編語言書寫。 52 第五章 設(shè) 備 管 理 ? 將抽象要求轉(zhuǎn)換為具體要求。 ? 檢查 I/O請(qǐng)求的合法性。 ? 讀出和檢查設(shè)備的狀態(tài)。 ? 傳送必要的參數(shù)。 ? 工作方式的設(shè)置。 ? 啟動(dòng) I/O設(shè)備。 53 第五章 設(shè) 備 管 理 設(shè)備獨(dú)立性軟件 ? 設(shè)備獨(dú)立性 (設(shè)備無關(guān)性 )：應(yīng)用程序獨(dú)立于具體使用的物理設(shè)備。 ? 應(yīng)用程序中使用 邏輯設(shè)備 名稱來請(qǐng)求使用某類設(shè)備；系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)換為 物理設(shè)備 名稱。 ? 好處： ? 設(shè)備分配時(shí)的靈活性。 ? 易于實(shí)現(xiàn) I/O重定向。 54 第五章 設(shè) 備 管 理 設(shè)備獨(dú)立性軟件 ? 是驅(qū)動(dòng)程序之上的一層軟件，功能如下： ? 執(zhí)行所有設(shè)備的公有操作。 ? 對(duì)獨(dú)立設(shè)備的分配與回收。 ? 將邏輯設(shè)備名映射為物理設(shè)備名，找到相應(yīng)物理設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序。 ? 對(duì)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，禁止用戶直接訪問設(shè)備。 ? 緩沖管理。 ? 差錯(cuò)控制。 ? 向用戶層 (或文件層 )軟件提供統(tǒng)一接口。 55 第五章 設(shè) 備 管 理 邏輯設(shè)備名到物理設(shè)備名的映射 ? 邏輯設(shè)備表（ LUT） ? 整個(gè)系統(tǒng)一張 LUT ? 每個(gè)用戶一張 LUT 邏輯設(shè)備名 物理設(shè)備名 驅(qū)動(dòng)程序 入口地址 /dev/tty /dev/printer 3 5 1024 2046 ? ? ? ( a ) 邏輯設(shè)備名 /dev/tty /dev/printer ? 系統(tǒng)設(shè)備表指針 3 5 ( b ) 56 第五章 設(shè) 備 管 理 用戶層的 I/O軟件 ? 用戶層軟件必須通過一組系統(tǒng)調(diào)用來取得操作系統(tǒng)服務(wù)。 57 第五章 設(shè) 備 管 理 設(shè)備分配 ? 設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ? 設(shè)備分配時(shí)應(yīng)考慮的因素 ? 獨(dú)占設(shè)備的分配程序 ? SPOOLing技術(shù) 58 第五章 設(shè) 備 管 理 設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ? 設(shè)備控制表 DCT 設(shè)備類型 type 設(shè)備標(biāo)識(shí)符： deviceid 設(shè)備狀態(tài)：等待 /不等待 忙 /閑 指向控制器表的指針 重復(fù)執(zhí)行次數(shù)或時(shí)間 設(shè)備隊(duì)列的隊(duì)首指針 DCT 1 DCT 2 DCT n 設(shè) 備 控 制 表 集 合 59 第五章 設(shè) 備 管 理 設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ? 控制器控制表 控制器標(biāo)識(shí)符： controllerid 控制器狀態(tài)：忙 /閑 與控制器連接的通道表指針 控制器隊(duì)列的隊(duì)首指針 控制器隊(duì)列的隊(duì)尾指針 ( a ) 控制器表 COCT 60 第五章 設(shè) 備 管 理 設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ? 通道控制表 通道標(biāo)識(shí)符： channelid 通道狀態(tài)：忙 /閑 與通道連接的控制器表首址 通道隊(duì)列的隊(duì)首指針 通道隊(duì)列的隊(duì)尾指針 ( b ) 通道表 CHCT 61 第五章 設(shè) 備 管 理 設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ? 系統(tǒng)設(shè)備表 ( c ) 系統(tǒng) 設(shè)備表 SDT表目 1?表目 i?設(shè)備類設(shè)備標(biāo)識(shí)符DCT驅(qū)動(dòng)程序入口62 第五章 設(shè) 備 管 理 設(shè)備分配時(shí)應(yīng)考慮的因素 ? 設(shè)備的固有屬性 ? 獨(dú)享設(shè)備；共享設(shè)備；虛擬設(shè)備 ? 設(shè)備分配算法 ? 先來先服務(wù)；優(yōu)先級(jí)高者優(yōu)先 ? 設(shè)備分配中的安全性 ? 安全分配方式；不安全分配方式 63 第五章 設(shè) 備 管 理 獨(dú)占設(shè)備的分配程序 ? 分配設(shè)備 ? 分配控制器 ? 分配通道 ? 增加設(shè)備的獨(dú)立性 ? 使用邏輯設(shè)備名 ? 考慮多通路情況 64 第五章 設(shè) 備 管 理 SPOOLing技術(shù) ? 在多道程序技術(shù)下，專門利用一道程序來模擬脫機(jī)輸入操作，把低速 I/O設(shè)備上的數(shù)據(jù)傳送到高速磁盤上；再用另一道程序來模擬脫機(jī)輸出操作，把數(shù)據(jù)從磁盤傳送到輸出設(shè)備上。 這樣，便可在主機(jī)的直接控制下，實(shí)現(xiàn)脫機(jī)輸入、 輸出功能。此時(shí) I/O設(shè)備與 CPU并行工作。這種在聯(lián)機(jī)情況下實(shí)現(xiàn)的同時(shí)外圍操作稱為SPOOLing(Simultaneous Periphernal Operating OnLine)， 或稱為 假脫機(jī)操作 。 65 第五章 設(shè) 備 管 理 SPOOLing系統(tǒng)的組成 輸入進(jìn)程 SP i 輸出進(jìn)程 SP o 輸入緩沖區(qū) B i 輸出緩沖區(qū) B o 輸入井 輸出井 磁盤 輸入設(shè)備 輸出設(shè)備 66 第五章 設(shè) 備 管 理 共享打印機(jī) ? 用戶進(jìn)程請(qǐng)求打印時(shí)， SPOOLing系統(tǒng)并不真正立即把打印機(jī)分配給該進(jìn)程，而只做兩件事： ? ①輸出進(jìn)程在輸出井中申請(qǐng)一個(gè)空閑磁盤塊區(qū)，并將要打印的數(shù)據(jù)送入其中。 ? ②輸出進(jìn)程再為用戶進(jìn)程申請(qǐng)一張空白的用戶請(qǐng)求打印表，并將用戶的打印要求填入其中，再將該表掛到請(qǐng)求打印隊(duì)列上 。 67 第五章 設(shè) 備 管 理 SPOOLing系統(tǒng)的特點(diǎn) ? 提高了 I/O的速度。 ? 將獨(dú)占設(shè)備改造為共享設(shè)備。 ? 實(shí)現(xiàn)了虛擬