操作系统-第九章设备管理.pptx

第九章设备管理9.1引言9.1.1设备的类别存储设备输入／输出设备终端设备脱机设备磁带 软盘磁盘 硬盘其他（磁鼓，光盘等）键盘打印机显示器图形输入／输出设备图像输入／输出设备绘图机音声输入／输出设备网络通信板其他 会话型通用终端 批处理型 智能终端专用终端虚终端外部设备图9.1按使用特性对外部设备的分类

IO设备的分类按数据传输率分类低速设备：键盘、鼠标等数据传输率在每秒几个到几百字节范围。中速设备：针式、激光打印机等数据传输率在每秒数千字节到万字节的范围。高速设备：磁盘、光盘等

UNIX系统就把外部设备画分为:字符设备和块设备。键盘、终端、打印机等以字符为单位组织和处理信息的设备被称为字符设备；而磁盘、磁带等以字符块为单位组织和处理信息的设备被称为块设备。

按共享属性划分设备类型独占设备一段时间内只允许一个用户（进程）访问的设备；如打印机、磁带机等顺序设备；作为系统资源，也称为临界资源；在多个进程并发运行的系统中，应互斥的访问该类资源。使用方式：申请，使用，使用…，使用，释放。共享设备一段时间内可以允许多个用户（进程）访问的设备；如磁盘可随机访问的随机设备；使用方式：使用，使用，…，使用。虚拟设备通过虚拟技术将独占设备变换成可以共享的逻辑设备，供多个进程同时访问。－spooling技术

9.1.2设备管理的功能和任务任务分配设备外设与CPU交换数据提供用户和设备之间的接口实现设备与设备、设备与CPU的并行操作

功能将进程对设备的要求转达给设备管理程序分配设备给请求进程，并使未满足设备要求的进程阻塞等待。实现设备与设备、设备与CPU的并行操作进行缓冲区管理

设备管理的主要任务之一是控制设备和内存或CPU之间的数据传送，本节介绍常用数据传送控制方式。9.2数据传送控制方式01数据传送速度足够高，能满足用户的需要但又不丢失数据；系统开销小，所需的处理控制程序少；能充分发挥硬件资源的能力，使得I/O设备尽量忙，而CPU等待时间少。选择和衡量控制方式有如下几条原则：02

程序直接控制方式(CPU与IO无并行)IO操作由程序发起处理器定期轮询IO设备的状态直到处理完毕有点：简单，易于实现缺点：耗费大量的时间在设备状态的查询上，严重降低系统性能

1、硬件连接方式I/O控制器1I/O控制器nI/O设备1I/O设备n……CPU数据线地址线控制线内存Start……启动位状态位控制状态寄存器：信号线图程序直接控制方式数据缓冲寄存器

程序控制IO(主机询问外设)发送IO请求添加标题IO-CPU添加标题CPU-内存添加标题读取IO状态添加标题检查IO状态添加标题进行IO传输，读取数据添加标题将数据写入内存添加标题没有就绪，进行轮询添加标题CPU-IO添加标题IO-CPU添加标题出错处理添加标题

9.2.2I/O中断方式(CPU与IO按字节并行)1、硬件连接方式I/O控制器1I/O控制器nI/O设备1I/O设备n……CPU数据线地址线控制线Int内存Start……启动位中断位控制状态寄存器：信号线图9.3中断控制方式的传送结构数据缓冲寄存器

中断驱动IO(外设请求主机)发送IO请求添加标题IO中断添加标题中断处理是核心添加标题就绪添加标题读取IO状态添加标题检查IO状态添加标题进行IO传输，读取数据添加标题将数据写入内存添加标题CPU-IO添加标题IO-CPU添加标题出错处理添加标题CPU转去执行其他任务添加标题

中断IO的优点缺点CPU每次处理的数据量比较少（通常不超过几个字节=数据缓冲寄存器的大小）优点外设进行数据处理的时候，CPU不必等待，从而提高了CPU的使用率能处理异常，提供系统调用

9.2.3DMA方式(CPU与IO按块并行)DMA技术直接访问存储器系统总线上引入新的独立控制单元-DMA控制器DMA控制器控制内存与IO设备之间的数据传输

1、硬件连接方式01I/O设备图9.5DMA方式的传送结构02DMA控制器……03Start中断位启动位CPU内存数据Int控制状态寄存器数据缓冲寄存器传送字节数计数器内存地址寄存器

DMA控制过程

通道控制方式(CPU与IO并行)01由通道控制器处理IO通道引入02单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，请尽量言简意赅地阐述观点。有自己专用的内存器03单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，请尽量言简意赅地阐述观点。可执行由通道指令组成的通道程序04单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，请尽量言简意赅地阐述观点。可进行较为复杂的IO控制

1、硬件连接方式C