操作系统原理及应用（Linux）（第二版） 王红 第6章 设备管理新.ppt

第6章 设备管理 教学内容 6.1 I/O系统组成 6.2 数据传输控制方式 6.3 中断技术 6.4 缓冲技术 6.5 设备分配 6.6 SPOOLING系统 6.7 I/O控制过程 6.8 磁盘I/O 6.9 LINUX系统的设备管理 本章小结 6.1 I/O系统组成 6.1.1 I/O设备 6.1.2 设备控制器 2. 设备控制器的组成 6.1.3 I/O通道 6.2 数据传输控制方式 6.2.2 中断控制方式 6.2.3 DMA方式 6.2.4 通道控制方式 6.3 中断技术 6.3.2 中断源 6.3.3 中断响应 中断响应的过程： 6.4 缓冲技术 6.4.2 单缓冲 6.4.3 双缓冲 6.4.4 循环缓冲 6.4.5 缓冲池 6.5 设备分配 2. I/O设备的分配算法 3. 设备分配的安全性 6.5.2 虚拟设备技术 6.6 SPOOLING系统 6.6.2 SPOOLING系统的组成 6.7 I/O控制过程 6.8 磁盘I/O 6.8.2 磁盘I/O性能 6.8.3 磁盘调度 2. 最短寻道时间优先算法 3. 扫描算法 4. 循环扫描算法 6.8.4 磁盘高速缓存 6.9 LINUX系统的设备管理 6.9.2 LINUX设备驱动程序的接口 6.9.3 LINUX的磁盘高速缓存 2. 磁盘缓冲管理的数据结构 3. LINUX磁盘缓冲区管理算法 6.9.4 LINUX的字符设备缓冲区管理 2. 空闲字符缓冲区的分配和回收 本章小结 1. 先来先服务算法 这种调度算法按进程请求访问磁盘的时间先后次序进行调度。此算法的优点是实现简单，且公平，每个进程的磁盘I/O请求都能依次得到处理，不会出现某一进程的请求长时间得不到满足的情况。缺点是未对寻道进行优化，平均寻道时间较长。 第六章 设备管理 * 该算法选择这样的磁盘I/O请求，其要访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近，以使每次的寻道时间最短。此算法只从当前角度考虑，没有考虑全局，表面看来平均寻道时间应该最短，但是不一定。 第六章 设备管理 * 扫描算法不仅考虑到要访问的磁道与当前磁道间的距离，更优先考虑的是磁头当前的移动方向。例如，当磁头正在从里向外移动时，扫描算法选择的下一个访问对象，是在当前磁头所在磁道之外的距离当前磁道最近的磁道。这样从里向外地访问，直至再无更外的磁道需要访问时，磁头才返回从外向里移动，同样每次也是选择当前磁道之内的距离最近的磁道，到头后再返回，从里向外移动访问。由于此算法中磁头移动的规律很象电梯的运行，因此又称为电梯调度算法。 第六章 设备管理 * 规定磁头单向移动。例如，只从里向外移动，当磁头移到最外的磁道并访问后，磁头立即返回到最里的要访问的磁道，再从里向外移动。 第六章 设备管理 * 当进程从磁盘读取数据时，为了提高读盘速度，可以采用缓冲技术。即在内存中开辟一个缓冲区用于接收从磁盘读取的数据，这个缓冲区称为磁盘高速缓存，缓冲区的大小与磁盘块相匹配。其工作原理类似于内存和CPU之间的高速缓存。 当有一进程请求访问某盘块中的数据时，先去查看磁盘高速缓存，看其中是否有进程所需访问的盘块数据的拷贝。若有，则直接从磁盘高速缓存中提取数据，而不必访问磁盘；若没有，则先将所需盘块读到磁盘高速缓存，然后从中提取数据送往请求进程的数据存储区。 第六章 设备管理 * 6.9.1 LINUX系统设备管理的特点 LINUX系统把设备分为两类： （1）块设备。用于存储信息，它对信息的存取是以信息块为单位的，如通常使用的磁盘、磁带等。 （2）字符设备。通常用于输入输出，作为人和计算机之间的接口，它对信息的俄存取是以字符为单位进行的，如键盘、鼠标、显示器、打印机等。 LINUX系统把I/O设备看作文件，称为特别文件。 第六章 设备管理 * 1. 文件系统与设备驱动程序的接口 第六章 设备管理 * 对字符设备特殊文件的系统调用 open close read write 文 件 系 统 open close read write 对块设备文件 的系统调用 对普通文件 的系统调用 字符设备开关表 块设备开关表 open close read write 字符设备驱动程序 设备中断处理程序 op