操作系统原理第八章输入输出管理.pptx

1第八章输入输出管理8.1I/O管理概念8.2缓冲技术8.3设备分配技术8.4I/O控制

8.1输入/输出管理概念2引言设备分类存储设备:是存储信息的设备，如：磁盘、磁鼓。（以块为单位传输信息）。输入输出设备:能将信息从计算机外部输入到机内，或反之，如：键盘、显示器、打印机。传输设备负责计算机之间的信息传输，如调制调节器、网卡。设备按传输信息的特点来分：字符设备、块设备

8.1输入/输出管理概念3设备管理的设计目标1.提高设备利用率（关键是实现设备的并行操作）合理分配设备提高设备与CPU、各外部设备之间的并行性（通道和中断）2.方便用户使用独立于设备：用户使用的设备与物理设备无关建立虚拟环境3.设备处理的一致性设备品种繁多、用法各异，逐一管理十分复杂；输入输出系统应将设备的特性与处理它们的程序分开。

8.1输入/输出管理概念4二、输入/输出管理功能1.状态跟踪动态地记录各种设备的状态（保留在设备控制块中）2.确定设备分配策略决定设备分配策略，确定谁、何时存取设备、使用多长时间。3.设备分配与回收作业级——静态分配：作业进入系统时就进行分配，退出系统时就收回全部资源。进程级——动态分配：进程需要使用某设备而提出申请时进行分配，使用完毕后立即将其收回。4.设备控制负责将用户I/O请求转换为设备能识别的I/O指令，实施设备驱动和中断处理的工作。

8.1输入/输出管理概念5三.设备独立性1.设备独立性概念(1)什么是设备独立性:所谓设备独立性是指，用户在编制程序时所使用的设备与实际使用的设备无关，也就是在用户程序中仅使用逻辑设备名。(2)逻辑设备名:逻辑设备名，是用户自己指定的设备名(或设备号)，它是暂时的、可更改的。(3)物理设备名:物理设备名是系统提供的设备的标准名称，它是永久的、不可更改的。

8.1输入/输出管理概念62.设备独立性的实现(1)在高级语言中用软通道实现使用高级语言提供的指派语句，通过指派一个逻辑设备名（通道号）来定义一个设备或文件。如：fd=open(“/dev/lp”,mode)；number1=write（fd，buf，count1）；(2)在批处理系统中，用连接说明语句来定义如：OUTPUT1=LPT(3)在交互系统中，用指派命令来定义如：PDP系列机上的RT11系统ASSIGN设备物理名设备逻辑名

8.1输入/输出管理概念7逻辑设备描述器ldd（logic-device-descriptor)是一种数据结构，进程控制块中有一个指针指向它。3.实现设备独立性的优点方便用户改善设备利用率提高系统的可扩展性和可适应性ldd_ptrpcbI1sr1dcb_ptrO1lp3dcb_ptr^ldd1ldd2Ldd包括：设备逻辑名设备物理名设备控制块dcb指针逻辑设备描述器队列勾链字

8.1输入/输出管理概念8设备控制块什么是设备控制块(DCB)系统为每一台设备都配置了一个用来记录设备的硬件特性、连接和使用情况的一组数据，称为设备控制块。设备转换表进程的每个I/O请求都要转换成调用一个能执行I/O操作的设备例程。通过操作码检索“设备转换表”以找到相应的设备例程地址。010302

8.1输入/输出管理概念92.设备控制块的内容表8.1设备控制块dcb1.设备名：是设备的系统名，即设备的物理名。2.设备属性：描述设备现行状态的一组属性3.命令转换表：转换表包含设备特定的I/O例程地址，不具备相应功能的设备在其例程地址上可以填“－1”。设备名设备属性指向命令转换表的指针在I/O总线上的设备地址设备状态当前用户进程指针I/O请求队列指针

8.2缓冲技术10缓冲概念缓冲器是以硬件的方式来实现缓冲，容量较小，是用来暂时存放数据的一种存储装置。什么是缓冲缓冲是两种不同速度的设备之间传输信息时平滑传输过程的常用手段。软件缓冲区用来保存在两设备之间或在设备和应用程序之间所传数据的内存区域。

8.2缓冲技术11为什么引入缓冲处理数据流的生产者与消费者间的速度差异如：从调制解调器收到一个文件，并保存到硬盘上。协调传输数据大小不一致的设备在计算机网络中用来处理消息的分段和重组。应用程序的拷贝语义12345方法：在系统调用返回前将应用程序缓冲区复制到内核缓冲区。如：操作系统为保证系统调用write的正确语义，即应用程序要写入磁盘的数据就是write系统调用发生时的版本。

8.2缓冲技术12常用的缓冲技术双缓冲、环形缓冲、缓冲池双缓冲在双缓冲方案下，为输入或输出分配两个缓冲区buf1、buf2。输入数据时，如何利用双缓冲输出数据时，如何