关于设备管理功能概述

7.1.1 设备管理的功能(P95)l分配设备分配设备：按设备的不同类型和操作系统选用的按设备的不同类型和操作系统选用的算法分配算法分配。包括分配相应的通道、设备控制器以。包括分配相应的通道、设备控制器以及对未分配到的任务或怍业进行排队等；及对未分配到的任务或怍业进行排队等；l控制和实现真正的输入输出操作控制和实现真正的输入输出操作。包括通道程序。包括通道程序控制、启动设备、及时响应及处理中断讯号等；控制、启动设备、及时响应及处理中断讯号等；l对输入输出缓冲区进行管理对输入输出缓冲区进行管理。例如逻辑名的管理，。例如逻辑名的管理，多个缓冲区的分时以及串并行操作，同类多个外多个缓冲区的分时以及串并行操作，同类多个外部设备的均衡工作，避免部设备的均衡工作，避免“忙的忙忙的忙”和和“闲的闲的闲闲”；l在一些较大系统中实现虚拟设备技术在一些较大系统中实现虚拟设备技术7.1.2 计算机人机交互手段发展历史 (p96)l第一代用键盘和打印机l第二代用鼠标和调制解调器（俗称“猫”）l第三代用手写笔和扫描仪等7.1.3 外部设备分类 (p96)l按系统和用戶分：按系统和用戶分：系统、用戶系统、用戶l按输入输出传送方式分按输入输出传送方式分(UNIX或或Linux操作系操作系统统)：字符型设备、块设备字符型设备、块设备l按资源特点分：按资源特点分：独享设备、共享设备、虚拟设独享设备、共享设备、虚拟设备备l按设备硬件物理特性分：按设备硬件物理特性分：顺序存取设备、直接顺序存取设备、直接存取设备存取设备l按设备使用分：按设备使用分：物理设备、逻辑设备、伪设备物理设备、逻辑设备、伪设备计算机系统组成计算机系统组成l 控制、执行、计算机子系统控制、执行、计算机子系统l 硬件硬件 寄存器寄存器 CPU 主机主机l 存储子系统存储子系统 内存内存 计算计算机机l计算机计算机 外存外存 外部设备外部设备l 软件软件 I/O子系统子系统 各种设备及其各种设备及其l 与主机间连接成份与主机间连接成份7.1.3 1.按系统和用户分类：按系统和用户分类：系系统设备和用户设备统设备和用户设备(p96)l 外存设备：软硬盘、光盘外存设备：软硬盘、光盘 输入：输入：键盘、鼠标键盘、鼠标、话筒、话筒计算机计算机 I/O设备设备 人机通信人机通信 光笔、扫描仪光笔、扫描仪外部设备外部设备 设备设备 数码相机、数字摄像机数码相机、数字摄像机l 输出：输出：显示器、显示器、打印机、喇打印机、喇叭叭l 绘图仪绘图仪l 计算机与计算机间的通信设备计算机与计算机间的通信设备l 机机通信机机通信 Modem（猫）、路由器、网卡（猫）、路由器、网卡l 设备设备 计算机与非计算机间的通信设备计算机与非计算机间的通信设备l 数据采集设备，自动控制设备数据采集设备，自动控制设备l系统设备（一般是标准设备）系统设备（一般是标准设备）：键盘、鼠标、显示器键盘、鼠标、显示器属于系统的属于系统的 基本配置。基本配置。l用户设备（一般为非标准设备）：需另外安装。如打印机、声卡用户设备（一般为非标准设备）：需另外安装。如打印机、声卡7.1.3 2：按输入输出传送方式分按输入输出传送方式分(UNIX/Linux系统系统)：字符型设备、块设备字符型设备、块设备l字符型设备字符型设备：以：以字符字符为单位进行输入、为单位进行输入、输出的设备。每输入或输出一个字符就输出的设备。每输入或输出一个字符就要中断一次主机要中断一次主机CPU请求进行处理，所请求进行处理，所以又称慢速字符设备。例如：终端显示以又称慢速字符设备。例如：终端显示设备。用设备。用ls-l/dev 列目录时首字符为列目录时首字符为“c”块设备块设备：以以字符块字符块为单位进行输入、输出的为单位进行输入、输出的设备。例如：硬盘。用设备。例如：硬盘。用ls-l/dev 列目录时列目录时首字符为首字符为“b”7.1.3 3、按资源特点分：、按资源特点分：独享设备、共独享设备、共享设备、虚拟设备享设备、虚拟设备 p97l独享设备：所有字符设备都是独享设备。在一个用户独享设备：所有字符设备都是独享设备。在一个用户作业未完成或退出之前，此设备不能分配给其他作业作业未完成或退出之前，此设备不能分配给其他作业用。打印机用。打印机不能同时不能同时打印多个用户作业，否则输出结打印多个用户作业，否则输出结果将会混在一起。果将会混在一起。l共享设备：软硬盘、光盘等块设备都是共享设备。多共享设备：软硬盘、光盘等块设备都是共享设备。多个用户作业或多个进程可以个用户作业或多个进程可以“同时同时”从这些设备上存从这些设备上存取信息。取信息。l虚拟设备：通过软件技术将独享设备改造成共虚拟设备：通过软件技术将独享设备改造成共享设备。例如：通过享设备。例如：通过SPOOLing技术将一台打技术将一台打印机虚拟成多台打印机。印机虚拟成多台打印机。7.1.3 4：按设备硬件物理特性分：按设备硬件物理特性分：顺序存取设备、直接存取设备顺序存取设备、直接存取设备p97l顺序存取设备：存取时间与物理上当前顺序存取设备：存取时间与物理上当前位置有关。如：磁带位置有关。如：磁带l直接存取设备：存取时间与物理上当前直接存取设备：存取时间与物理上当前位置关系不大。如：磁盘位置关系不大。如：磁盘7.1.5 7：按设备使用分类：按设备使用分类：物理设物理设备、逻辑设备、伪设备备、逻辑设备、伪设备 (p97)l物理设备：由操作系统分类命名。如：物理设备：由操作系统分类命名。如：CON、PRN、LPT、COMl逻辑设备：用户可以重新命名。逻辑设备：用户可以重新命名。l伪设备：泛指具有特定用途的逻辑设备。如虚伪设备：泛指具有特定用途的逻辑设备。如虚拟盘。拟盘。7.1.4 设备I/O方式(p98)l1、询问（询问（Query）：实时系统中必需采：实时系统中必需采用，在一般简单系统中也广泛采用，但用，在一般简单系统中也广泛采用，但系统开销较大，每次进行输入输出工作，系统开销较大，每次进行输入输出工作，都需要由主机都需要由主机CPU干预；干预；7.1.4 设备I/O方式(p98)l2、中断（中断（interrupt）：有硬中断和软中：有硬中断和软中断之分，中断按级别分类排队工作；可断之分，中断按级别分类排队工作；可按字符、字、块的传递产生中断；实时按字符、字、块的传递产生中断；实时控制常用实时时钟中断，起自动控制作控制常用实时时钟中断，起自动控制作用；中断工作主要由中断请求、中断响用；中断工作主要由中断请求、中断响应和中断服务处理组成。应和中断服务处理组成。“中断中断”的产的产生使管理工作更能生使管理工作更能“自动化自动化”.7.1.4 设备I/O方式(p98)l3、通道（通道（Channel）：有硬通道和软通：有硬通道和软通道之分，硬通道，例如，典型的道之分，硬通道，例如，典型的DMA（Direct Memory Access）工作方式；）工作方式；软通道是软件设计中使用的各种软通道是软件设计中使用的各种“标标识识”、“缓冲缓冲”等等;7.1.4 设备I/O方式记忆法(p98)l医生查房（医生查房（“询问询问”），以便及时掌握病情。），以便及时掌握病情。病床旁红灯是紧急请求病床旁红灯是紧急请求 医生按钮（医生按钮（“中断请中断请求求”）。常规医疗处理医生委托护士（）。常规医疗处理医生委托护士（“硬通硬通道道”）去做。但护士只有执行权而无修改权。）去做。但护士只有执行权而无修改权。7.2 外部设备的安装(p99)l7.2.1 系统配置：系统配置：在在CMOS中进行配置装入中进行配置装入OS的内核。基本配置有软硬盘、光驱、显示器、的内核。基本配置有软硬盘、光驱、显示器、键盘、鼠标键盘、鼠标l7.2.2 用户外接设备：用户外接设备：重新安装重新安装OS提供的设备提供的设备驱动。驱动新的用户外接设备。如打印机等驱动。驱动新的用户外接设备。如打印机等l7.2.3 用户外接特殊设备用户外接特殊设备：重新安装：重新安装OS 没有提没有提供的而由厂家提供的设备驱动程序。是系统硬供的而由厂家提供的设备驱动程序。是系统硬件接口和软件的充分利用。件接口和软件的充分利用。7.2 外部设备的安装(p100)l7.2.4 外部设备的即插即用：外部设备的即插即用：方便用户的方便用户的较好方法，即用户不必关心如何安装和较好方法，即用户不必关心如何安装和管理外设。凡是符合即插即用标准的外管理外设。凡是符合即插即用标准的外部设备插得上就能用得上。例如：不符部设备插得上就能用得上。例如：不符合标准老设备就无法合标准老设备就无法“即插即用即插即用”。7.2 外部设备的安装(p100)l7.2.5 设备驱动程序的编制设备驱动程序的编制：几种方法如下：几种方法如下l1、不纳入、不纳入OS的的“外挂式外挂式”：利用机器指令编：利用机器指令编写；利用写；利用basic程序端口号及程序端口号及IN、OUT语句编语句编写；借用现有的标准串、并行口的标准接口程写；借用现有的标准串、并行口的标准接口程序序“替换代入替换代入”控制设备控制设备l2、利用、利用系统调用，控制外部设备的三个基本系统调用，控制外部设备的三个基本寄存器寄存器：设备状态寄存其（包括中断向量码和：设备状态寄存其（包括中断向量码和设备号等）数据寄存器、控制寄存器的各位内设备号等）数据寄存器、控制寄存器的各位内容。容。7.2 外部设备的安装(p100)l7.2.5 设备驱动程序的编制设备驱动程序的编制：几种方法：几种方法如下：如下：l3、纳入、纳入OS时，要按时，要按OS设备处理程序的设备处理程序的表格规范和分段格式等编写。表格规范和分段格式等编写。l4、利用厂商提供的设备处理程序、利用厂商提供的设备处理程序l5、网上下载新软件或升级软件、网上下载新软件或升级软件7.2 外部设备的安装(p101)7.2.6 CPU与外部设备的信息交换与外部设备的信息交换l四种数据传送控制方式：四种数据传送控制方式：l1、程序直接控制方式程序直接控制方式：耗费大量的：耗费大量的CPU时间、时间、无法检测设备错误、只能串行工作。无法检测设备错误、只能串行工作。l2、中断控制方式中断控制方式：并行操作的设备数受到中：并行操作的设备数受到中断处理时间的限制断处理时间的限制l3、直接内存存取方式直接内存存取方式DMA：要求：要求CPU执行设执行设备驱动程序启动设备，给出存放数据的内存地备驱动程序启动设备，给出存放数据的内存地址址 及操作方式和传送长度等。及操作方式和传送长度等。l4、通道方式通道方式：给：给CPU发出发出I/O启动命令后，由启动命令后，由通道指令完成启动设备等工作通道指令完成启动设备等工作