操作系统讲义-第五章分析.ppt

第五章 设备管理 主要内容 设备管理概述 设备管理概述 5.1 I/O系统 5.1 I/O系统 5.1 I/O系统 5.1 I/O系统 5.1 I/O系统 5.1 I/O系统 5.1 I/O系统 5.1 I/O系统 5.1 I/O系统 5.2 I/O控制方式 5.2 I/O控制方式 5.2 I/O控制方式 5.2 I/O控制方式 5.2 I/O控制方式 5.2 I/O控制方式 5.2 I/O控制方式 5.3 缓冲管理 5.3 缓冲管理 5.3 缓冲管理 5.3 缓冲管理 5.3 缓冲管理 5.4 I/O软件 5.4 I/O软件 5.4 I/O软件 5.4 I/O软件 5.4 I/O软件 5.4 I/O软件 5.4 I/O软件 5.4 I/O软件 5.4 I/O软件 5.5 设备分配 5.5 设备分配 5.5 设备分配 5.5 设备分配 5.5 设备分配 5.5 设备分配 5.6 磁盘存储器的管理 5.6 磁盘存储器的管理 5.6 磁盘存储器的管理 5.6 磁盘存储器的管理 5.6 磁盘存储器的管理 本章小结 本章作业 3. 设备驱动程序 设备驱动程序的特点 （1）它是在请求I/O的进程和设备控制器之间的一个通信和转换程序； （2）它与设备控制器和I/O设备的硬件特性紧密相关，对不同类的设备要配置不同的驱动程序； （3）与I/O设备所采用的I/O控制方式紧密相关； （4）与硬件紧密相关，其中的一部分必须用汇编语言书写； （5）它应该允许可重入； （6）它不允许系统调用，但可以允许对某些内核过程的调用。 3. 设备驱动程序 设备驱动程序的处理过程 1）将抽象的要求转换为具体要求； 2）检查I/O请求的合法性； 3）读出和检查设备的状态； 4）传送必要的参数； 5）工作方式的设置； 6）启动I/O设备。 4. 设备独立性 设备分配时的灵活性 当程序（进程）以物理设备名称来请求指定设备时，如果设备已经分配或正在检修，则会阻塞进程；如果采用逻辑设备名称来访问，系统会给它分配另一台设备。 易于实现I/O重定向 是指用于I/O操作的设备可以更换（即重定向），而不必改变应用程序。 又称为设备无关性，其含义：应用程序独立于具体使用的物理设备。 4. 设备独立性 设备独立性软件的功能 （1）执行所有设备公有操作：对独立设备的分配和回收；逻辑设备到物理设备的映射；设备保护；缓冲管理；差错控制；提供独立于设备的逻辑块。 （2）向用户层（文件层）软件提供统一的接口。 5. 设备独立性软件 逻辑设备名到物理设备名映射的实现 通过逻辑设备表LUT的设置来实现。 是指在用户层的一小部分I/O软件，包括与用户程序链接在一起的库函数，以及完全运行于内核之外的一些程序。 1. 设备分配中的数据结构 控制器控制表、通道控制表和系统设备表 设备控制表DCT ＤＣＴ１ 设备控制表集合 ＤＣＴ２ ＤＣＴｎ 设备类型：type 设备标志符：deviceid 设备状态：等待/不等待 忙/闲 指向控制器表的指针 重复执行次数或时间 设备队列的队首指针 控制器标识符：controllerid 控制器状态：忙/闲 与控制器连接的通道表指针 控制器队列的队首指针 控制器队列的队尾指针 （a）控制器表COCT 通道标识符：channelid 通道状态：忙/闲 与通道连接的控制器表指针 通道队列的队首指针 通道队列的队尾指针 （b）通道表CHCT 设备类 设备标识符 DCT 驱动程序入口 表目1 … 表目i … （c）系统设备表SDT 2. 设备分配时应考虑的因素 三种设备分配策略 独占设备：采用独享分配策略，即将一个设备分配给某进程后，便由该进程独占，直到该进程完成或释放该设备； 共享设备：可同时分配给多个进程使用，但必须合理调度； 可虚拟设备：一台可虚拟设备是可共享的，可以把它同时分配给多个进程使用，并且对访问该物理设备的先后次序进行控制。 2. 设备分配时应考虑的因素 设备分配算法 （1）先来先服务：根据诸进程对某设备提出请求的先后顺序。 （2）优先级高者优先：优先满足进程提出的优先权高的I/O请求。 设备分配的安全性 （1）安全分配方式 这种分配方式中，每当进程发出I/O请求后，便进入阻塞状态，直到I/O操作完成时才被唤醒，这样就摒弃了死锁的四个必要条件之一“请求和保持”条件，从而使得设备分配是安全的； （2）不安全分配方式 这种分配方式中，进程发出I/O请求后继续运行，需要时又发出第二个I/O请求、第三个I/O请求等等，只有当请求的设备被其它进程占用时才会阻塞。 3. 独占设备的分配程序 设备分配程序的改进 （1）增加设备