【正文】 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 ， 它是 I/O進(jìn)程與設(shè)備控制器之間的通信程序 （ 1） 設(shè)備處理程序的功能和處理方式 1． 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的功能 ? 接收上層軟件發(fā)來的抽象要求 （ 如 read命令等 ） ， 再把它轉(zhuǎn)換成具體要求 。 89 2022/2/17 第七章 設(shè)備管理 ? 檢查用戶 I/O請(qǐng)求的合法性 ， 了解 I/O設(shè)備的狀態(tài) ，設(shè)置工作方式 。 ? 對(duì)于設(shè)置有通道的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) ， 驅(qū)動(dòng)程序還應(yīng)能夠根據(jù)用戶的 I/O請(qǐng)求 ， 自動(dòng)地構(gòu)成通道程序 。 ? 由驅(qū)動(dòng)程序向設(shè)備控制器發(fā)出 I/O命令 ， 啟動(dòng)分配到的 I/O設(shè)備 ， 完成指定的 I/O操作 。 ? 及時(shí)響應(yīng)由控制器或通道發(fā)來的中斷請(qǐng)求 ， 并根據(jù)其中斷調(diào)用相應(yīng)的中斷處理程序進(jìn)行處理 。 90 2022/2/17 第七章 設(shè)備管理 2 設(shè)備處理方式 根據(jù)在設(shè)備處理時(shí)是否設(shè)置進(jìn)程，以及設(shè)置什么樣的進(jìn)程，設(shè)備處理方式可分為以下三類： ?為每一類設(shè)備設(shè)置一個(gè) I/O進(jìn)程，它專門執(zhí)行這類設(shè)備的 I/O操作。比如為所有的交互終端設(shè)置一個(gè)交互式終端進(jìn)程。 ?整個(gè)系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè) I/O進(jìn)程，全面負(fù)責(zé)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送工作， I/O請(qǐng)求處理模塊，設(shè)備分配模塊以及緩沖器管理模塊和中斷原因分析、中斷處理模塊和后述的設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊都是 I/O進(jìn)程的一部分。由于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)備十分復(fù)雜， I/O負(fù)擔(dān)很重，因此，又可把 I/O進(jìn)程分為輸入進(jìn)程和輸出進(jìn)程 。 91 2022/2/17 第七章 設(shè)備管理 ?不設(shè)置專門的設(shè)備處理進(jìn)程，而是只為各類設(shè)備設(shè)置相應(yīng)的設(shè)備處理程序，供用戶進(jìn)程和系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)用。在 UNIX系統(tǒng)中，每類設(shè)備都有一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序，用它來控制該類設(shè)備。任何一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序通常都包含了用于執(zhí)行不同操作的多個(gè)函數(shù)，如打開、關(guān)閉、啟動(dòng)設(shè)備、讀和寫等函數(shù)。為使核心能方便地轉(zhuǎn)向各函數(shù)，系統(tǒng)為每類設(shè)備提供了一個(gè)設(shè)備開關(guān)表，其中有該類設(shè)備的各函數(shù)的入口地址，它是核心與驅(qū)動(dòng)的接口。如下圖所示。 92 2022/2/17 第七章 設(shè)備管理 設(shè)備開關(guān)表是系統(tǒng)調(diào)用和驅(qū)動(dòng)程序間的接口 Open close Open close read write ioctl mount unmount read write 字符設(shè)備開關(guān)表 高速緩沖調(diào)用 塊設(shè)備開關(guān)表 Open close read write ioctl 驅(qū)動(dòng)程序 設(shè)備中斷處理程序 Open close strategy 驅(qū)動(dòng)程序 設(shè)備中斷處理程序 中斷向量 中斷向量 設(shè)備中斷 返 7 93 2022/2/17 第七章 設(shè)備管理 （ 2）設(shè)備處理程序的處理過程 每類設(shè)備有自己的設(shè)備處理程序 ， 但大體上它們都再分成兩部分 ， 主要用于啟動(dòng)設(shè)備的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和負(fù)責(zé)處理 I/O完成工作的設(shè)備中斷處理程序 。 1． 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的處理過程 ?將用戶和上層軟件對(duì)設(shè)備控制的抽象要求轉(zhuǎn)換成對(duì)設(shè)備的具體要求 ， 如對(duì)抽象要求的盤塊號(hào)轉(zhuǎn)換為磁盤的盤面 、 磁道及扇區(qū) 。 94 2022/2/17 第七章 設(shè)備管理 ?檢查 I/O請(qǐng)求的合理性 。 ?讀出和檢查設(shè)備的狀態(tài) ， 確保設(shè)備處于就緒態(tài) 。 ?傳送必要的參數(shù) ， 如傳送的字節(jié)數(shù) ， 數(shù)據(jù)在主存的首址等 。 ?工作方式的設(shè)置 。 ?啟動(dòng) I/O設(shè)備 ， 并檢查啟動(dòng)是否成功 ， 如成功則將控制返回給 I/O控制系統(tǒng) ， 在 I/O設(shè)備忙于傳送數(shù)據(jù)時(shí) ，該用戶進(jìn)程把自己阻塞 ， 直至中斷到來才將它喚醒 ，而 CPU可干別的事 。 95 2022/2/17 第七章 設(shè)備管理 2．中斷處理程序的處理過程 在設(shè)備控制器控制下， I/O設(shè)備完成了 I/O操作后，控制器（或通道）便向 CPU發(fā)出一中斷請(qǐng)求， CPU響應(yīng)后便轉(zhuǎn)向中斷處理程序，中斷處理程序大致包含以下幾步： ?在設(shè)置 I/O進(jìn)程時(shí)，當(dāng)中斷處理程序開始執(zhí)行時(shí)，都必須去喚醒阻塞的驅(qū)動(dòng)（程序）進(jìn)程。在采用信號(hào)量機(jī)制時(shí)，可通過執(zhí)行 V操作，將處于阻塞狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)（程序）進(jìn)程喚醒。 ?保護(hù)被中斷進(jìn)程的 CPU現(xiàn)場(chǎng)。 96 2022/2/17 第七章 設(shè)備管理 ?分析中斷原因，轉(zhuǎn)入相應(yīng)的設(shè)備中斷處理程序。 ?進(jìn)程中斷處理，判別此次 I/O完成是正常結(jié)束中斷還是異常結(jié)束中斷，分別作相應(yīng)處理。 ?恢復(fù)被中斷進(jìn)程或由調(diào)度程序選中的進(jìn)程的 CPU的現(xiàn)場(chǎng)。 ?返回被中斷的進(jìn)程，或進(jìn)入新選中的進(jìn)程繼續(xù)運(yùn)行。 ? 在 UNIX中將以上對(duì)各類設(shè)備處理相同的部分集中起來，形成 中斷總控程序 ，每當(dāng)要進(jìn)行中斷處理時(shí)，都要首先進(jìn)入中斷總控程序，再按需要轉(zhuǎn)入不同的設(shè)備處理程序。 97 2022/2/17 第七章 設(shè)備管理 習(xí)題 1． 在 I/O設(shè)備控制的發(fā)展過程中 ， 最主要的推動(dòng)因素是 ﹎﹎ A﹎﹎ ， 提高 I/O速度和設(shè)備利用率 ， 在 OS中主要依靠 ﹎﹎ B﹎﹎功能 。 使用戶所編制的程序與實(shí)際使用的物理設(shè)備無關(guān)是由﹎﹎ C﹎﹎ 功能實(shí)現(xiàn)的 。 A： （ 1） 提高資源利用率； （ 2） 提高系統(tǒng)吞吐量； （ 3） 減少主機(jī)對(duì) I/O控制的干預(yù)； （ 4） 提高 CPU與 I/O設(shè)備的并行操作程度 。 B,C： （ 1） 設(shè)備分配； （ 2） 緩沖管理； （ 3） 設(shè)備管理； （ 4）設(shè)備獨(dú)立性； （ 5） 虛擬設(shè)備 。 2．通道是一種特殊的 ﹎﹎ A﹎﹎ ，具有 ﹎﹎ B﹎﹎ 能力。 A：（ 1） I/O 設(shè)備；（ 2）設(shè)備控制器；（ 3）處理機(jī)；（ 4）I/O控制器。 B：（ 1）執(zhí)行 I/O指令集；（ 2）執(zhí)行 CPU指令集；（ 3）傳輸I/O命令；（ 4）運(yùn)行 I/O進(jìn)程。 (解 ) 98 2022/2/17 第七章 設(shè)備管理 習(xí)題 1 2．假定把磁盤上一個(gè)數(shù)據(jù)塊中信息輸入到一單緩沖的時(shí)間 T為100us，將緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)傳送到用戶區(qū)的時(shí)間 M為 50us,而 CPU對(duì)這一塊數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算的時(shí)間 C為 50us，這樣，系統(tǒng)對(duì)每一塊數(shù)據(jù)的處理時(shí)間為 ﹎﹎ A﹎﹎ ；如果將單緩沖改為雙緩沖，則系統(tǒng)對(duì)每一塊數(shù)據(jù)的處理時(shí)間為 ﹎﹎ B﹎﹎ 。 A,B：（ 1） 50us。(2)100us。(3)150us。(4)200us。(5)250us。 3． 下面關(guān)于設(shè)備獨(dú)立性的論述中 ， 第 ﹎﹎ A﹎﹎ 條是正確的論述 。 （ 1） 設(shè)備獨(dú)立性是 I/O設(shè)備具有獨(dú)立執(zhí)行 I/O功能的一種特性 。 （ 2） 設(shè)備獨(dú)立性是指用戶程序獨(dú)立于具體使用的物理設(shè)備的一種特性。 （ 3） 設(shè)備獨(dú)立性是指能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)設(shè)備共享的一種特性。 （ 4） 設(shè)備獨(dú)立性是指設(shè)備驅(qū)動(dòng)獨(dú)立于具體使用的物理設(shè)備的一種特性。 (解 ) 99 2022/2/17 第七章 設(shè)備管理 習(xí)題 2 5． 下面關(guān)于虛擬設(shè)備的論述中 ， 第 ﹎﹎ A﹎﹎ 條是正確的論述 。 （ 1） 虛擬設(shè)備是指允許用戶使用比系統(tǒng)中具有的物理設(shè)備更多的設(shè)備 。 （ 2） 虛擬設(shè)備是指允許用戶以標(biāo)準(zhǔn)化方式來使用物理設(shè)備。 （ 3） 虛擬設(shè)備是把一個(gè)物理設(shè)備變換成多個(gè)對(duì)應(yīng)的邏輯設(shè)備。 （ 4） 虛擬設(shè)備是指允許用戶程序不必全部裝入內(nèi)存便可使用系統(tǒng)中的設(shè)備。 100 2022/2/17 第七章 設(shè)備管理 6．下列有關(guān) SPOOLing系統(tǒng)的論述中，第 ﹎﹎ A﹎﹎ 和第 ﹎﹎ B﹎﹎ 條是正確的論述 。 （ 1） 構(gòu)成 SPOOLing系統(tǒng)的基本條件，是具有外圍輸入機(jī)與外圍輸出機(jī)。 （ 2） 構(gòu)成 SPOOLing系統(tǒng)的基本條件，是只要具有大容量、高速硬盤作為輸入井與輸出井。 （ 3） 只要操作系統(tǒng)中采用了多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，就可以構(gòu)成 SPOOLing系統(tǒng)。 101 2022/2/17 第七章 設(shè)備管理 習(xí)題 3 （ 4） SPOOLing系統(tǒng)是建立在分時(shí)系統(tǒng)中。 （ 5） SPOOLing系統(tǒng)是虛擬存儲(chǔ)技術(shù)的體現(xiàn)。 （ 6） SPOOLing系統(tǒng)是在用戶程序要讀取數(shù)據(jù)時(shí)起動(dòng)輸入進(jìn)程輸入數(shù)據(jù)。 （ 7） 當(dāng)輸出設(shè)備忙時(shí)， SPOOLing系統(tǒng)中的用戶程序暫停執(zhí)行，待 I/O 空閑時(shí)再被喚醒，去執(zhí)行輸出操作。 （ 8） SPOOLing系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì) I/O設(shè)備的虛擬，只要輸入設(shè)備空閑， SPOOLing可預(yù)先將輸入數(shù)據(jù)從設(shè)備傳輸?shù)捷斎刖泄┯脩舫绦螂S時(shí)讀取。 （ 9） 在 SPOOLing系統(tǒng)中，用戶程序可以隨時(shí)將輸出數(shù)據(jù)送到輸出井中，待輸出設(shè)備空閑時(shí)再執(zhí)行數(shù)據(jù)輸出操作。 (解 ) I/O系統(tǒng)設(shè)備管理中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 (解 )