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1、第7章 设备管理,I/O设备管理概述,磁盘管理,I/O系统,缓冲管理,7.1 I/O 设备管理概述,I/O管理的基本任务完成用户提出的I/O请求提高I/O速率改善I/O设备的利用率,7.1 I/O 设备管理概述,I/O管理的功能监视设备的状态进行设备分配完成I/O操作缓冲管理,I/O硬件组成,主机I/O系统四级结构,微型机I/O系统单总线结构,I/O设备,设备的类型按设备进行信息交换的单位分类：块设备如：磁盘、光盘 块大小512B32KB。特点：速度高、随机访问、I/O采用DMA方式。字符设备如：键盘、打印机、网卡。特点：速度低、不可寻址、I/O采用中断方式。,I/O设备,设备的类型按共享属性
2、分类：独占设备 共享设备 虚拟设备,设备控制器,设备控制器或适配器CPU与I/O设备之间的接口，接收从CPU发来的命令，并控制I/O设备工作。通常一台控制器可控制多台同一类型的设备。设备控制器的形式：印刷电路卡，又称接口卡。设备驱动程序：控制设备控制器的软件,设备控制器的组成,控制器的功能数据交换数据寄存器接收和识别CPU发来的命令控制寄存器了解设备的状态，报告给CPU状态寄存器地址识别地址译码器,设备控制器的组成,控制器与CPU之间接口用于控制设备与总线之间交换数据。控制器与设备之间接口用于根据CPU发来的命令，控制设备的动作。I/O逻辑用于实现对设备的控制。将启动命令发送给控制器；以及对收
3、到的地址进行译码，再根据译出的命令对设备进行控制。,设备通道,通道 外设很多时，在CPU与控制器之间增加通道，减轻CPU负担。增加通道的目的建立独立的I/O操作，使CPU从繁重的I/O中解放出来通道的实质 是特殊的处理机指令类型单一没有内存,通道的类型,字节多路通道连接中、低速外设。如打印机、终端等。以字节为传送单位。传送时，通道与多个外设交叉传递，当一个外设交换一个字节后，立即腾出，将通道让给另一个设备使用。,通道的类型,数组选择通道连接磁盘等高速外设。以块为传送单位。连接多个外设，但一段时间只被一个设备独占，直至释放。数组多路通道连接高速外设。如磁盘。综合字节多路通道的”并行“和数组选择通
4、道的”高速“的优点。利用一台设备”读写定位”的时间，再与另一外设交换信息。,字节多路通道连接中、低速外设。如打印机、终端等。以字节为传送单位。传送时，通道与多个外设交叉传递，当一个外设交换一个字节后，立即腾出，将通道让给另一个设备使用。,通道的连接方式,单通路连接I/O繁忙时，通道成为瓶颈。多通路连接设备与计算机之间增加多条通路增强可靠性,7.2 I/O控制方式,略,7.3 I/O系统,I/O系统层次结构,设备分配考虑因素,设备固有属性独享设备共享设备虚拟设备设备分配算法先来先服务优先级高者优先设备分配中的安全性安全分配方式（单请求方式）不安全分配方式,设备的独立性,设备独立性（也称设备无关性
5、）指用户程序独立于具体物理设备。设备独立性的优点设备分配时的灵活性易于实现I/O重定向设备独立性的实现逻辑设备表操作系统实现逻辑设备到物理设备的转换。,逻辑设备表（Logical Unit Table，LUT）,LUT的设置：整个系统一张（单用户系统）一个用户一张（多用户系统）,设备分配用数据结构,系统设备表SDT（整个系统一张）设备控制表DCT（每个设备一张）控制器控制表COCT（每个控制器一张）通道控制表CHCT（每个通道一张）,设备分配程序,单通路情况下的设备分配程序,SPOOLing技术Simultancous Periphernal Operations On-Line,SPOOLi
6、ng的系统组成：输入井和输出井输入缓冲区和输出缓冲区输入进程SPi和输出进程SPo,SPOOLing技术,SPOOLing特点：提高I/O速度将独占设备改造为共享设备实现虚拟设备功能,设备驱动程序,设备驱动程序的功能：接收来自上层的I/O请求，并检查请求的合法性。向有关I/O设备的控制器（中的控制/状态寄存器）发出控制命令，监督它们的正确执行，并进行必要的错误处理。对等待各种设备、控制器和通道的进程进行排队。执行比寄存器级别更高的一些特殊处理，如代码转换、退出处理等。处理来自设备的中断。设备驱动程序的特点不同类型的设备配置不同的驱动程序。由于驱动程序与硬件紧密相关，常用汇编语言写。驱动程序的结构与I/O控制方式紧密相关。设备驱动程序可动态加载,中断处理程序,略,
