操作系统课件08设备管理
41页1、第八章 设备管理,(一) 设备管理的基本概念 (二) 缓冲技术 (三) 设备分配技术 (四) 输入/输出控制,(一) 设备管理的基本概念,1、 计算机设备定义 在计算机系统中除CPU和内存储外所有的其它设备, 又称为计算机外部设备。 按照设备的功能分类: 1)存储设备 用来存放各种信息的设备称为存储设备(硬盘,U 盘,光盘,移动硬盘等等)。 2)I/O设备 (Input/Output) 用来向计算机输入和输出信息的设备(键盘,鼠 标,显示器,打印机,扫描仪等等)。 3)通信设备 如以太网卡、无线网卡等。,从不同的角度,可以对设备进行不同的分类 1. 按信息传输单位分类 (1)块设备 (2)字符设备 2. 按资源分配方式分类 (1)独占设备 (2)共享设备 (3)虚拟设备,3,2. 设备管理的目标 提高设备利用率 合理分配设备 提高设备与CPU、各外部设备之间的并行性 方便用户的使用 提供使用方便且独立于设备的界面 统一:对各种不同的设备提供一致的界面 独立于设备:用户使用的设备与物理设备无关,二. 设备管理功能,1.状态跟踪 通过设备控制块(DCB,Device Control Blo
2、ck)动态的记录各种设备的状态。 2.设备分配与回收 作业级静态分配 作业进入系统时一次性分配,退出系统时收回全部资源。 进程级动态分配 进程提出设备申请时进行分配,使用完毕后立即收回。 3.设备控制 实施设备驱动和中断处理的工作。设备控制包括设备的驱动、完成和故障中断处理。,三. 设备独立性,1、问题的引出 为了方便用户使用各种设备,需屏蔽设备的物理特性 2. 设备独立性的概念 即应用程序独立于具体使用的物理设备。为了实现设备独立性而引入了逻辑设备和物理设备这两个概念。在应用程序中, 使用逻辑设备名称来请求使用某类设备;而系统在实际执行时, 还必须使用物理设备名称。,3、两类设备独立性,(1)一个程序应独立于分配给它的某种类型的具体设备 即在用户程序中只指明I/O使用的设备类型即可。如在系统中配备了两台打印机,用户要打印时只要告诉系统要将信息送到打印机即可。 (2)程序要尽可能地与它使用的设备类型无关 即在用户程序中只要指出要输入或输出信息,至于信息I/O使用的设备不需用户指明。,8,在Linux/UNIX系统中,把设备与文件统一处理,这比前两种设备独立性又算了一步,对于用户来说,就
3、没有设备的概念。,7,3、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 来定义一个设备或文件。 如:fd = open(“/dev/lp” ,mode) 2)在批处理系统中,用联接说明语句来定义 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,4. 设备独立性的优点 方便用户编程 提高系统资源的利用率 提高系统的可扩展性和可适应性,5. 设备控制块(DCB),设备控制块是设备管理的数据结构,用来存放设备的硬件特性、连接和使用情况,每类设备有一个设备控制块。,设备转换表(设备开关表) 设备开关表存放设备驱动和控制程序人口地址。,(二) 缓冲技术,一、缓冲的概念 1、定义: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。 为什么要使用缓冲 解决两种设备之间传输信息时速度不匹配,慢速设备,快速设备,慢速设备,快速设备,中速设备缓冲,2. 缓冲的实现 (1)缓冲器(硬件实现) 用来暂时存放数据的一种硬件存储装置,容量较小。 (2)
4、软件缓冲区(软件实现) I/O操作期间,用来临时存放I/O数据的一块主存区域。,12,利用缓冲技术如何进行I/O操作 进程请求从输入设备进行读操作的图示,与需要同步,13,进程请求从输入设备进行读操作的步骤 当用户要求在某个设备上进行读操作时,首先从系统中获得一个空的缓冲区 ; 将一个物理记录送到缓冲区中 ; 当用户请求这些数据时,系统将依据逻辑记录特性 从缓冲区中提取并发送到用户进程存储区中 ; 当缓冲区空而进程又要从中取用数据时该进程被迫 等待。此时,操作系统需要重新送数据填满缓冲 区,进程才能从中取数据继续运行。 要注意操作与操作的同步关系,14,进程请求从输出设备进行写操作的图示,与需要同步,15,进程请求从输出设备进行写操作的步骤 当用户要求进行写操作时,首先从系统中获得一个 空的缓冲区 ; 将一个逻辑记录从进程存储区传送到缓冲区中 ; 当缓冲区写满时,系统将缓冲区的内容作为物理记 录文件写到设备上,使缓冲区再次为空 ; 只有在系统还来不及腾空缓冲区之前,进程又企图 输出信息时,它才需要等待。 要注意操作与操作的同步关系,二、常用的缓冲技术,常用的缓冲技术: 双缓冲、环形缓冲
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