第五章设备管理要点解析.ppt

计算机操作系统 主讲教师：王 晓 晔 E-mail:wangxye@163.com 第五章 设备管理 设备管理的对象 主要是I/O设备，还可能涉及到设备控制器和I/O通道。 设备管理的基本任务 完成用户提出的I/O请求，提高I/O速率以及提高I/O设备的利用率。 设备管理的主要功能 缓冲区管理 设备分配 设备处理 虚拟设备 实现设备独立性 主要内容 5.1 I/O系统 5.2 I/O控制方式 5.3 缓冲管理 5.4 I/O软件 5.5 设备分配 5.6 磁盘存储器管理 5.1 I/O 系 统 5.1.1 I/O设备 1. I/O设备的类型 1) 按设备的使用特性分类 按设备的使用特性，可将设备分为两类。第一类是存储设备，也成外存或后备存储器、辅助存储器，是计算机系统用以存储信息的主要设备。该类设备存取速度较内存慢，但容量比内存大得多，相对价格也便宜。第二类就是输入/输出设备又具体可分为输入设备、输出设备和交互式设备。 1. I/O设备的类型 2） 按传输速率分类 按传输速度的高低，可将I/O设备分为三类。第一类是低速设备，这是指其传输速率仅为每秒钟几个字节至数百个字节的一类设备。属于低速设备的典型设备有键盘、 鼠标器、语音的输入和输出等设备。第二类是中速设备，这是指其传输速率在每秒钟数千个字节至数万个字节的一类设备。典型的中速设备有行式打印机、激光打印机等。第三类是高速设备， 这是指其传输速率在数百千个字节至数十兆字节的一类设备。 典型的高速设备有磁带机、 磁盘机、 光盘机等。 1. I/O设备的类型 3) 按信息交换的单位分类 可将I/O设备分成两类。第一类是块设备(Block Device)，这类设备用于存储信息。 由于信息的存取总是以数据块为单位， 故而得名。 它属于有结构设备。典型的块设备是磁盘，每个盘块的大小为512 B~4 KB。磁盘设备的基本特征是其传输速率较高，通常每秒钟为几兆位；另一特征是可寻址，即对它可随机地读/写任一块；此外，磁盘设备的I/O常采用DMA方式。 第二类是字符设备(Character Device)，用于数据的输入和输出。 其基本单位是字符， 故称为字符设备。 1. I/O设备的类型 4) 按设备的共享属性分类 这种分类方式可将I/O设备分为如下三类： (1) 独占设备。 (2) 共享设备。 (3) 虚拟设备。 5.1.2 设备控制器 1. 设备控制器的基本功能 1) 接收和识别命令 2) 数据交换 3) 标识和报告设备的状态 4) 地址识别 5) 数据缓冲 6) 差错控制 5.1.3 I/O通道 1. I/O通道(I/O Channel)设备的引入 实际上，I/O通道是一种特殊的处理机。它具有执行I/O指令的能力，并通过执行通道(I/O)程序来控制I/O操作。但I/O通道又与一般的处理机不同，主要表现在以下两个方面： 一是其指令类型单一，这是由于通道硬件比较简单， 其所能执行的命令，主要局限于与I/O操作有关的指令； 再就是通道没有自己的内存，通道所执行的通道程序是放在主机的内存中的， 换言之，是通道与CPU共享内存。 2) 数组选择通道(Block Selector Channel) 字节多路通道不适于连接高速设备，这推动了按数组方式进行数据传送的数组选择通道的形成。这种通道虽然可以连接多台高速设备，但由于它只含有一个分配型子通道，在一段时间内只能执行一道通道程序， 控制一台设备进行数据传送， 致使当某台设备占用了该通道后，便一直由它独占， 即使是它无数据传送，通道被闲置， 也不允许其它设备使用该通道， 直至该设备传送完毕释放该通道。可见，这种通道的利用率很低。 3) 数组多路通道(Block Multiplexor Channel 数组选择通道虽有很高的传输速率，但它却每次只允许一个设备传输数据。数组多路通道是将数组选择通道传输速率高和字节多路通道能使各子通道(设备)分时并行操作的优点相结合而形成的一种新通道。它含有多个非分配型子通道， 因而这种通道既具有很高的数据传输速率，又能获得令人满意的通道利用率。也正因此，才使该通道能被广泛地用于连接多台高、中速的外围设备，其数据传送是按数组方式进行的。 1. ISA和EISA总线 1) ISA(Industry Standard Architecture)总线 这是为了1984年推出的