【正文】 設(shè)備驅(qū)動程序 ， 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請求的合法性 ， 了解 I/O設(shè)備的狀態(tài) ，設(shè)置工作方式 。 ? 對于設(shè)置有通道的計算機(jī)系統(tǒng) ， 驅(qū)動程序還應(yīng)能夠根據(jù)用戶的 I/O請求 ， 自動地構(gòu)成通道程序 。 ? 由驅(qū)動程序向設(shè)備控制器發(fā)出 I/O命令 ， 啟動分配到的 I/O設(shè)備 ， 完成指定的 I/O操作 。 ? 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 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)置一個交互式終端進(jìn)程。 ?整個系統(tǒng)中設(shè)置一個 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)動模塊都是 I/O進(jìn)程的一部分。由于現(xiàn)代計算機(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)備都有一個驅(qū)動程序，用它來控制該類設(shè)備。任何一個驅(qū)動程序通常都包含了用于執(zhí)行不同操作的多個函數(shù)，如打開、關(guān)閉、啟動設(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)動程序 設(shè)備中斷處理程序 Open close strategy 驅(qū)動程序 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 ， 主要用于啟動設(shè)備的設(shè)備驅(qū)動程序和負(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)動程序的處理過程 ?將用戶和上層軟件對設(shè)備控制的抽象要求轉(zhuǎn)換成對設(shè)備的具體要求 ， 如對抽象要求的盤塊號轉(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 I/O設(shè)備 ， 并檢查啟動是否成功 ， 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 ，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，當(dāng)中斷處理程序開始執(zhí)行時，都必須去喚醒阻塞的驅(qū)動（程序）進(jìn)程。在采用信號量機(jī)制時，可通過執(zhí)行 V操作，將處于阻塞狀態(tài)的驅(qū)動（程序）進(jìn)程喚醒。 ?保護(hù)被中斷進(jìn)程的 CPU現(xiàn)場。 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。 ?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，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 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．假定把磁盤上一個數(shù)據(jù)塊中信息輸入到一單緩沖的時間 T為100us，將緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)傳送到用戶區(qū)的時間 M為 50us,而 CPU對這一塊數(shù)據(jù)進(jìn)行計算的時間 C為 50us，這樣，系統(tǒng)對每一塊數(shù)據(jù)的處理時間為 ﹎﹎ A﹎﹎ ；如果將單緩沖改為雙緩沖，則系統(tǒng)對每一塊數(shù)據(jù)的處理時間為 ﹎﹎ 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)備是把一個物理設(shè)備變換成多個對應(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)是建立在分時系統(tǒng)中。 （ 5） SPOOLing系統(tǒng)是虛擬存儲技術(shù)的體現(xiàn)。 （ 6） SPOOLing系統(tǒng)是在用戶程序要讀取數(shù)據(jù)時起動輸入進(jìn)程輸入數(shù)據(jù)。 （ 7） 當(dāng)輸出設(shè)備忙時， SPOOLing系統(tǒng)中的用戶程序暫停執(zhí)行，待 I/O 空閑時再被喚醒，去執(zhí)行輸出操作。 （ 8） SPOOLing系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對 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時讀取。 （ 9） 在 SPOOLing系統(tǒng)中，用戶程序可以隨時將輸出數(shù)據(jù)送到輸出井中，待輸出設(shè)備空閑時再執(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 )