ch12设备管理

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,副教授,Ms.,实用操作系统概念,1,1,内容框架,概述,体系结构,进程管理,内存管理,文件管理,外设管理,2,2,内容框架,概述,体系结构,进程管理,内存管理,文件管理,外设管理,3,3,内容,概述,I/O,软件,I/O,硬件,设备相关技术,设备处理,典型外部设备,4,4,概述,I/O,特点,设备分类,设备管理的目标和任务,5,5,特点,I/O,性能经常成为系统性能的瓶颈,外设种类繁多，结构各异,输入输出数据信号类型不同,速度差异很大,与其他功能联系密切，特别是文件系统,概述,6,6,分类,按使用特性分,存储型设备,输入型设备（,外设,主机,）,输出型设备（主机,外设）,输入输出型设备（交互型设备）,概述,7,7,按数据组织分,块设备,以数据块为单位存储、传输信息,字符设备,以字符为单位存储、传输信息,概述,8,8,按外部设备的附属关系分,系统设备,指操作系统生成时，登记在系统中的,标准设备,用户设备,指系统生成时，未登记在系统中的非标准设备。,概述,9,9,按资源分配角度分,独占设备,共享设备,虚拟设备,如：,SPOOLing,技术，用硬盘模拟输入输出设备,概述,10,10,从程序使用角度分,逻辑设备,物理设备,按数据传输率分,高速设备,低速设备,概述,11,11,目标和任务,完成,I/O,设备与内存之间的数据交换，最终完成用户的,I/O,请求。,向用户提供方便的使用外部设备的接口，使用户摆脱繁琐的编程负担。,提高,CPU,与设备、设备与设备间的并行工作能力，充分利用资源，提高资源利用率。,概述,12,12,在多道程序环境下，当多个进程竞争使用设备时，按一定策略分配和管理各种设备，使系统能有条不紊的工作。,设备传送或管理的数据应该是平安的、不被破坏的、保密的,与设备无关性（设备独立性）,概述,13,13,I/O软件,I,O,软件目标,I/O,软件分层思想,14,14,目标,设备独立性,统一命名,出错处理,可共享设备和独占设备的处理,I/O软件,15,15,分层思想,中断处理程序,设备驱动程序,设备独立的,I/O,软件,用户空间的,I/O,软件,I/O软件,16,16,17,17,I/O,硬件,I/O,设备特点,设备组成,I/0,过程,设备连接模式,18,18,I/O,设备特点,操作异步性,设备自治性,接口通用性,I/O,硬件,19,19,设备组成,物理设备,设备控制器,在小型和微型机中，常采用印刷电路卡插入计算机中（接口）,完成设备与主机间的连接和通讯,I/O,硬件,20,20,CPU,外,部,设,备,控,制,逻,辑,电,路,控制寄存器,状态寄存器,数据寄存器,I/O,硬件,21,21,I/O过程,准备,启动,测试和等待,结果检查和错误处理,通过对设备接口存放器组的读写完成,I/O,硬件,22,22,连接模式,指,I/O,设备与,CPU,之间的连接方式，即将设备连接到一个计算机系统上的方式。,设备接口形式,I/O,指令形式,I/O,地址空间分配及译码,连线问题,I/O,硬件,23,23,端口编址方法,接口电路中有多个存放器，一个存放器有唯一地址，每个地址为I/O端口，该地址称为I/O端口地址。,两种I/O地址：,内存映像编址（内存映像I/O模式）,I/O独立编址（I/O专用指令）,I/O,硬件,24,24,I/O,独立编址,分配给系统中所有端口的地址空间是完全独立的，与内存地址空间没有关系,主机使用专门的,I/O,指令对端口进行操作,I/O,硬件,25,25,优点,外部设备不占用内存的地址空间,程序设计时，易于区分是对内存操作还是对,I/O,端口操作,缺点,I/O,端口操作的指令类型少，操作不灵活,I/O,硬件,26,26,27,27,存储映像编址,分配给系统中所有端口的地址空间与内存地址空间统一编址,主机把,I/O,端口看作一个存储单元，对,I/O,的读写操作等同于对存储器的操作,I/O,硬件,28,28,优点,但凡可对存储器操作的指令都可对I/O端口操作,不需要专门的I/O指令,I/O端口可占有较大的地址空间,缺点,占用内存空间,I/O,硬件,29,29,DMA技术,缓冲技术,总线技术,SCSI接口技术,PnP技术,设备相关技术,30,30,DMA,技术,与中断区别,工作原理,窃取总线控制权,DMA,工作流程,设备相关技术,31,31,32,32,33,33,缓冲技术,引入目的,缓解,CPU,与外部设备之间速度不匹配的矛盾，提高资源利用率,设备相关技术,34,34,缓冲区设置,硬缓冲,在设备中设置缓冲区，由硬件实现,软缓冲,在内存中开辟一个空间，用作缓冲区,设备相关技术,35,35,缓冲区管理,单缓冲,双缓冲,缓冲池,多个缓冲区连接起来统一管理，常采用多缓冲管理,设备相关技术,36,36,总线技术,在计算机系统内各种子系统，如,CPU,、,内存、,I/O,设备等之间，构建公用的信号或数据传输通道，这种可共享连接的,传输通道,称为总线,设备相关技术,37,37,（,非本课程范围,）,总线的分类,CPU-内存总线,I/O总线,数据总线,地址总线,控制总线,设备相关技术,38,38,微型计算机,总线的种类和开展,PCXT总线,ISA总线,MCA总线,EISA总线,VESA总线,PCI总线,USB总线,.,(?),(?),(过时),1394总线,SCSI总线,39,39,40,40,小型计算机系统接口,（,Small Computer System Interface,）,一个,SCSI I/O,设备控制器可将新型高速,I/O,设,备增加到计算机系统中,SCSI,设备控制器的智能化,I/O,控制,降低了计算机系统的负担,使计算机系统具有更高的,I/O,能力,设备相关技术,41,41,SCSI系统结构,42,42,