操作系统原理与实例分析PPT课件第四章设备管理.pptx

第四章设备管理

设备管理概述设备管理的主要功能设备分配指设备分配程序按照一定的策略，为申请设备的用户进程分配设备，记录设备的使用情况。

设备映射设备无关性：应用程序所引起的、用于实现I/O操作的设备与物理I/O系统中实际安装的设备没有固定的联系。逻辑设备：应用软件所引用的用于实现I/O操作的设备。物理设备：物理I/O系统中实际安装的设设备映射：将应用软件对逻辑设备的引用转换成对相关物理设备的引用。逻辑设备的命名方式：文件的命名规则和独立于文件命名规则。

设备驱动指对物理设备进行控制，以实现真正的I/O操作。其主要任务接收上层软件发来的抽象服务请求，转换为具体要求，通过一系列的I/O指令，控制设备完成请求的操作；同时，还将设备发来的有关信号传送给上层软件。

I/O缓冲管理01为了缓和处理机于外部设备间的速度不匹配的矛盾，以及提高处理机和外部设备间的并行性，引入了I/O缓冲。02I/O缓冲管理的任务是组织I/O缓冲区，并为使用者提供获得和释放I/O缓冲区的手段。03

4.1.2设备管理分层模型（1）通用设备管理分层模型用户进程设备硬件无关层设备硬件相关层设备硬件设备管理分层模型

（2）支持中断的设备管理模型用户进程资源等待队列I/O等待队列设备驱动程序启动过程继续过程内核中断管理模块设备硬件ICOS设备中断支持中断的设备管理模型

4.1.3设备管理工作流程等待I/O请求或设备中断A分配设备等资源,把I/O请求所指定的逻辑设备映射到相应的物理设备上I/O请求吗?I/O请求已完成吗?回收设备等资源,对相应的资源等待队列中的进程进行调度将I/O请求者进程从I/O等待队列中移出并唤醒阻塞I/O请求者进程,并将其插入到相应的资源等待队列中调用设备驱动程序中的启动过程阻塞I/O请求者进程,并将其插入到I/O等待队列中成功吗?调用设备驱动程序中的继续过程AIOCS的工作流程YNYYNN

1计算机I/O子系统的组成2I/O系统的结构总线型I/O系统的结构3总线型I/O系统结构

通道型I/O系统的结构I/O通道I/O通道I/O设备I/O设备I/O设备I/O设备处理机I/O设备系统总线I/O子系统的通道连接方式内存I/O通道

具有控制器的I/O系统结构I/O子系统的通道,控制器连接方式

I/O连接的全连通问题1全连通:2即将一个设备与说有的控制器相连,将一个控制器与所有的通道相连.3全连通不可能实现的原因:4硬件连线过于复杂,设备较多时就无法连线;5设备,控制器以及通道间相互不兼容,一个控制器只能控制一类设备,一个通道只能驱动一类控制器6

设备的寻址与操作1从处理机的角度看,各种外部设备可以看作是由一组设备寄存器组成的;2常见的设备寄存器由:3操作方式寄存器;4命令寄存器;5数据寄存器;6状态寄存器.74.2.2I/O系统的结构备寄存器与内存物理存储单元统一编址;独立于内存物理存储地址空间单独为上述设备寄存器编址.I/O端口地址的编址方式

即插即用:即插上就可以使用,不需要用户进行其它设置.即插即用

即插即用系统需要计算机BIOS,硬件,01设备驱动程序和操作系统软件的相互结合:02对已安装硬件的自动和动态识别;03配合操作系统分配/在分配硬件资源;04加载相应的驱动程序.05

设备控制实例见书上的内容

程序I/O方式中断方式I/O通道方式DMA方式4.2.3I/O控制方式

I/O通道控制方式的引入I/O通道方式是DMA方式的发展，它可进一步减少CPU的干预，即把对一个数据块的读(或写)为单位的干预，减少为对一组数据块的读(或写)及有关的控制和管理为单位的干预。同时，又可实现CPU、通道和I/O设备三者的并行操作，从而更有效地提高整个系统的资源利用率。

例如:01当CPU要完成一组相关的读(或写)操作及有关控制时，只需向I/O通道发送一条I/O指令，以给出其所要执行的通道程序的首址和要访问的I/O设备，通道接到该指令后，通过执行通道程序便可完成CPU指定的I/O任务。02

请求I/O进程j进程k进程j或k保护进程j现场组织CCWCCW首址送CAW发SIO分析条件码出错进行相应处理启动成功进程j等待选进程k运行保护进程k现场分析中断文件处理I/O中断选进程运行产生中断事件CSW存入主存通道号,设备号存入主存特定单元发I/O中断判断状态形成条件码执行CCW控制设备操作记录操作状态到CSW执行规定I/O操作控制器和设备结束中断用户程序操作系统通道I/O控制器和设备通道方式I/O

输入/输出型设备与存储型设备01块型设备与字符型设备02独占型设备与共享型设备034.3设备分类

设备分配4.4.1相关数据结构设备控制表DCT

控制器控制表、通道控制表和系统设备表