操作系统原理 第5章 设备管理.ppt

1、执行操作系统原理教程，第5章设备管理，本章教育目标，设备管理的主要功能掌握投入产出控制三种方式掌握缓冲技术和轮询技术掌握设备的分配设备的处理，本章教育内容，设备管理概要投入产出系统设备分配和资源再生设备处理设备管理采用的技术， 设备管理概要设备管理的塔斯克设备管理的主要功能设备分类、设备管理的塔斯克是完成用户的I/O要求，为用户分配I/O设备，提高电脑CPU和I/O设备的利用率，提高I/O设备的速度，使用户易于使用I/O设备。 设备管理的主要功能，缓冲管理管理各种类型的缓冲器，调整各种设备的工作速度，提高系统的使用效率。 其实现反应历程是采用不同类型的缓冲反应历程。 解老虎钳分配根据来自用户的

2、I/O请求，被分配所需的解老虎钳。 其实现反应历程是配置设备控制表、控制器控制表等数据结构。 解老虎钳处理实现电脑CPU和解老虎钳支重轮之间的通讯。 其实现反应历程通过对应的处理程序来实现。 虚拟数据老虎钳是将一次只能使用一个进程的物理数据老虎钳改造为可供多个进程共享给云同步的数据老虎钳。数据老虎钳分类、数据老虎钳依赖分类系统数据老虎钳和用户数据老虎钳操作特性分类老虎钳可以将存储设备和I/O设备共享属性分类设备分类为共享设备、共享设备和虚拟设备。 按信息交换单位进行分类时，可以将数据老虎钳分为子摇滾乐老虎钳和字符设备。 投入产出系统、I/O系统的构成I/O去老虎钳、支重轮I/O通道、I/O系统

3、的控制方式、I/O系统的构成、微机I/O系统微机的I/O系统一般采用总线I/O系统构成，如图5-1所示。 男公关I/O系统有通道的I/O系统的构成如图5-2所示。 其中，I/O系统共分为4级：最低级别为I/O去老虎钳，次最低级别为去老虎钳控制支重轮，次最高级别为I/O通道，最高级别为男公关。 I/o decont支重轮、decont支重轮的概念decont支重轮是电脑CPU和周边decont老虎钳之间的接口，是可寻址的设备，各地址与设备对应。 解老虎钳命令支重轮的功能命令的接收和识别数据交换了解数据老虎钳的状态和报告地址识别老虎钳命令支重轮的配置命令支重轮由以下三部分组成，如图5-3所示： I

4、/O通道、I/O通道的概念I/O通道是指专门负责投入产出定工作的处理器。 I/O通道的分类字节复用通道数据选择通道排列复用通道、I/O系统的控制方式、柱计程仪直接控制方式、柱计程仪直接控制方式的概念柱计程仪直接控制方式也被称为忙等待方式，在一个设备的操作未完成时， 控制计程仪程序经常检测机器的状态，程序直接控制方式的步骤，用户需要输入数据时，处理器向去老虎钳命令支重轮发出I/O命令，启动去老虎钳进行输入。 在数据老虎钳输入数据时，处理器通过反复执行测试命令断续地检测数据老虎钳的状态暂存器的值，完成状态暂存器的值表示数据老虎钳的输入后，处理器取出数据暂存器的数据并发送到存储器指定的存储器单元，

5、启动数据老虎钳如果用户进程需要将数据输出到数据老虎钳，也必须发出启动命令开始输出数据老虎钳，等待输出操作完成。 计程仪柱直接控制方式的特点是工作过程简单，电脑CPU利用率低。 中断控制方式1、中断控制方式的概念中断是指在计算机执行中，在系统内发生异常或意想不到的紧急处理上通告，电脑CPU暂时中断当前执行中的程序执行相应的事件处理器，处理结束后返回原来的中断目的地继续执行新的进程中断控制方式2、中断控制方式的步骤需要输入数据的过程，从电脑CPU发出启动指令，启动外围设备的输入数据。此命令还会打开状态暂存器的中断行政许可二进制位云同步。 进程发出指令并启动解老虎钳后，该进程将丢弃处理器并等待输入完

6、成。 因此，进程调度器被调度为由另一个就绪进程占用该处理器。 输入完成后，I/O控制支重轮通过中断请求线向电脑CPU发出中断信号。 当接收到中断信号时，电脑CPU转换成解老虎钳中断处理程序。 解老虎钳中断处理程序将输入数据暂存器中的数据转发给特定的存储器针织面料，以便在请求输入的进程中使用。 叫醒云同步等待输入完成的进程，返回被中断的进程继续执行。 在以后的某个时刻，进程调度器选择提交请求输入的进程，该进程从约定的存储单元取得数据进一步进行处理。 中断控制方式3、中断控制方式的特征中断控制方式与普通计程仪程序直接控制方式相比，电脑CPU的利用效率提高。 每个投入产出有一个数据中断，一次数据传输

7、需要多次中断，浪费了电脑CPU的处理时间。 另外，直接存储器存取控制方式1、直接存储器存取控制方式的概念是，I/O数据老虎钳的控制通过直接存储器访问控制支重轮进行，通过直接存储器访问控制支重轮，能够在数据老虎钳和主存储器之间没有CPU的干扰地统一进行数据交换。直接存储器存取控制方式2、直接存储器存取控制方式的步骤过程要求数据老虎钳输入一批数据时，电脑CPU将数据老虎钳输入的数据的存储内存地址和传输的字节数作为直接存储器访问kont支重轮的地址寄存器，并将中断位和启动位置设为1，启动设备开始数据输入，允许中断发出数据请求的进程成为等待状态，进程调度器调度其他进程占用电脑CPU。 输入数据老虎钳继

8、续利用电脑CPU的占空比，继续写入内存，直到数据暂存器内的所有请求的字节都被传输。 直接存储器访问控制支重轮在传输字节数完成时，经由中断请求线发送中断信号，电脑CPU在接收到中断信号时传输中断处理程序，启动等待输入完成的进程，返回中断的程序计程仪。 在此后的某一时刻，进程调度器选择进行请求输入的进程，该进程从指定存储器的起始地址取出数据进行进一步处理。直接存储器存取控制方式3、直接存储器存取控制方式的特征I/O数据传输速度快，电脑CPU负荷少。 在直接存储器访问方式中，数据的传输方向、存储数据的内存地址、传输数据的长度等由电脑CPU控制。 每个德老虎钳都需要一个直接存储器访问控件支重轮。 此外

9、，信道控制方法1、信道控制方法的概念是，以存储器为中心、数据老虎钳和存储器直接交换数据的控制方法。 电脑CPU仅发出启动命令就显示与频道相对应的操作和I/O去老虎钳，该命令可以启动频道，并从存储器中调用该频道来执行相对应的频道命令。通道控制方式2、通道控制方式的步骤进程请求输入数据时，电脑CPU发出启动指令，指定I/O动作、老虎钳编号和对应的通道。 对应的通道接收到来自电脑CPU的启动命令后，读取存储器中保存的通道命令计程仪程序，执行通道计程仪程序，控制设备将数据转送到存储器内的指定区域。 数据传输结束后，向电脑CPU发出中断请求。 电脑CPU一收到中断信号就转发中断处理程序，调用等待输入完成

10、的进程，进入中断的程序计程仪。 在此后的某一时刻，进程调度器选择进行请求输入的进程，该进程从指定存储器的起始地址取出数据进行进一步处理。信道控制方法3、信道控制特征信道所需的电脑CPU干预少。 一个通道可以控制多个去老虎钳。 对电脑CPU的利用效率高。设备分配和回收、设备分配中的数据结构在设备分配中应考虑的要素设备分配设备回收设备分配程序的改进、设备分配中的数据结构、设备控制表(DCT )系统为每个设备配置设备控制表，记录设备特性和I/O控制支重轮的连接情况。在每个控制支重轮控制特罗尔表(COCT )控制支重轮中，设定反映控制支重轮的使用状态和与通道的连接状况等的表。 信道控制表(CHCT )

11、为每个信道组成一个表，以反映信道的使用情况。 systemdevicetable (SDT )记录系统中所有物理数据老虎钳的连接情况，每个物理数据老虎钳占用一个条目。 在整个系统上配置1张。 如图5-5所示，应考虑设备的分配的要素、设备的使用性质、设备的分配、算法设备分配的保密工作设备的独立性、设备的分配、步骤：分配设备，如图5-6所示。 分配控制支重轮如图5-7所示。 分配信道如图5-8所示。 设备的资源再生、资源再生过程如图5-9所示。 改进的去老虎钳分配计程仪程序和去老虎钳分配计程仪程序的两个特征之一是，进程以物理去老虎钳名称发出I/O请求。 二是系统采用了单通路I/O系统配置。 这种系

12、统容易引起“瓶颈”现象。 对于改进去老虎钳分配计程仪程序提高去老虎钳的独立性，包括多径效应情况、去老虎钳处理、去老虎钳驱动程序的功能和特征去老虎钳驱动程序的处理过程、去老虎钳驱动程序的功能和特征1、设备驱动程序的功能1将抽象要求转化为具体要求。 二是检查用户I/O链路伊斯特的有效性，了解I/O数据老虎钳的状态，传递相关的残奥仪表，并设置数据老虎钳的行为。 第三，发出I/O命令，启动分配的I/O数据老虎钳，完成指定的I/O操作。 第四，及时响应来自控制支重轮或通道的中断请求，根据该中断类型调用相应的中断处理程序进行处理。 第五，对于安装了通道的计算机系统，驱动程序会根据用户的I/O请求自动配置通

13、道计程仪报。 解老虎钳驱动程序的功能和特征2、解老虎钳处理的方式1是根据数据老虎钳的种类设定进程，专门执行这种解老虎钳的I/O操作。 第二，通过在整个系统上设置I/O进程，专用于到系统中所有数据老虎钳的I/O操作。 第三，用户进程或系统进程可以只为每个数据老虎钳设置适当的解老虎钳处理程序，而不需要设置专用的解老虎钳过程。 解老虎钳驱动的功能和特征3、解老虎钳驱动的特征之一是，驱动主要请求I/O的过程和解老虎钳控制支重轮之间的通讯程序。 二是驱动程序与I/O去老虎钳的特性密切相关。 第三，驱动程序与I/O控制方式密切相关。 第四，驱动程序与硬件密切相关，其中一部分硬化到ROM。 解老虎钳驱动器的

14、处理过程包括：具体要求抽象要求检查I/O要求的合法性读出和检查数据老虎钳的状态转送所需的残奥仪表设定动作方式启动I/O数据老虎钳、解老虎钳管理采用技术、缓冲技术中断技术假脱机技术、缓冲技术1、缓冲导入因素缓和电脑CPU和I/o减老虎钳间速度不整合向不符点减少电脑CPU的中断频率，减轻对中断的系统响应时间限制提高电脑CPU和I/O数据老虎钳之间的并行性，缓冲器技术2，缓冲器的理解缓冲器是提高电脑CPU和外围设备的并行性的技术。 可以在所有数据到达的速度和远离的速度不同的地方使用缓冲区。 例如，在电脑CPU和内存之间有指令缓存，在主内存和显视器之间有显示高速缓存区，在主内存和打印机之间有打印高速缓

15、存区等。 缓冲的实现方式有两种。 一个是在硬件缓冲区中实现，另一个是在硬件缓冲区中实现。 二是在内存中切出用于存储临时投入产出数据的区域。 这个区域称为缓冲区。 根据系统设定缓冲区的个数，将缓冲技术分为单缓冲区、双缓冲区、犀喀呖声缓冲区、缓冲池。 缓冲技术3、缓冲技术分类单缓冲概念、工作原理、特征如图5-11所示。 双减震垫的概念、工作原理和特点如图5-12所示。 循环缓冲区的概念、工作原理和特点如图5-13所示。 缓冲池的概念、工作原理和特征如图5-14所示。中断技术、中断的概念中断的类型中断的响应中断的处理、中断的概念、中断由于某种上通告的发生而中止当前进程的执行，处理发生的上通告，在中断

16、上通告的处理结束后，继续执行被中止的进程。 在此将引起中断的上通告称为中断源。 中断上通告通常是由硬件检测到的。 处理发生的上通告的程序叫做中断处理程序。 中断处理程序由执行操作系统处理，是执行操作系统的一部分。 中断类型、硬件故障中断是机器故障引起的中断。 电源故障、主内存错误等。 计程仪程序中断是由带有程序计程仪程序的机器指令执行时可能发生的各种问题引起的中断。 例如发现定点命令的向上溢出、除数为0、地址越境等。 外部中断是由各种外部上通告造成的中断。 按下中断牛鼻子时，定时器摇滾乐时间到了。 投入产出中断是由于输入输出控制系统发现外围设备完成了投入产出操作，以及执行投入产出时通道和外围设

17、备发生了错误而造成的中断。 访问管理中断是在正在执行的进程执行访问管理命令时引起的中断。 例如，分配一台外围设备。 中断响应在处理器执行指令之后，硬件中断设备检查是否出现中断上通告，如果存在则停止当前过程，并且执行操作系统中断处理程序占用处理器的过程被称为“中断响应”。 图515表示中断的处理、中断处理顺序。 中断装置发现中断上通告后，将中断上通告保存在普通计程仪状态字暂存器的中断查询密码位置。 将计程仪程序状态字暂存器的“当前PSW”作为“旧PSW”保存在预先确定的主存储器的固定用户针织面料中。 根据中断查询密码，将此类事件处理器的“新PSW”发送到柱计程仪状态字暂存器。 处理器在新的PSW

18、控制下执行处理该上通告的中断处理程序。 中断程序的处理完成后，重新开始现场，继续执行原来中断的进程。 假脱机技术、假脱机概念假脱机技术的配置假脱机技术的特征、假脱机概念、假脱机技术是用于将一台排他老虎钳改造成共享数据老虎钳的单行的有效技术。 如果多个计程仪程序出现在系统中，则其中一个plum计程仪程序可以用来模拟离线输入时外围控制设备的功能，并向高速盘传输低速I/O老虎钳上的数据。 用别的普通计程仪模拟离线输出时的外围控制机的功能，从光盘向低速输出设备传输数据。 由此，可在主机的直接控制下实现离线投入产出功能。假脱机技术的配置，假脱机技术由输入阱和输出阱的输入缓冲器、输出缓冲器的输入进程和输出进程请求打印队列组成，如图516所示，假脱机技术的特征提高了I/O速度。 SPOOLing技术引入了输入阱和输出阱，使输入过程、用户过程和输出过程在云同步上运行，从而提高I/O速度。 把排他机器改造成共享机器。 SPOOLing技术将所有用户进程的输出传输到输出阱，然后在输出进程中完成打印任务，因此输出阱位于磁盘上，是共享dec老虎钳。 由此，轮询技术将打印机等垄断设备