計算機操作系統(tǒng)第5章 設(shè)備管理ppt課件

1、設(shè)備管理設(shè)備管理內(nèi)容提要內(nèi)容提要 I/O系統(tǒng) I/O控制方式 中斷技術(shù) 緩沖管理 設(shè)備分配 I/O處理過程設(shè)備管理對象設(shè)備管理對象 設(shè)備管理的對象是硬件資源中除CPU、存儲器之外的所有設(shè)備。設(shè)備管理的任務設(shè)備管理的任務 選擇和分配輸入輸出設(shè)備以便進行數(shù)據(jù)傳輸操作 控制輸入輸出設(shè)備和CPU或內(nèi)存之間交換數(shù)據(jù) 方便用戶使用I/O設(shè)備 提高設(shè)備和設(shè)備之間、CPU和設(shè)備之間的并行操作度設(shè)備管理的功能設(shè)備管理的功能 設(shè)備分配 設(shè)備處理 緩沖管理 虛擬設(shè)備I/OI/O系統(tǒng)的兩大分類系統(tǒng)的兩大分類 微機I/O系統(tǒng)：總線型I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 主機I/O系統(tǒng)：具有通道的I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總線型總線型I/OI/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)CPU存儲器存儲器磁磁 盤盤控制器控制器打印機打印機控制器控制器其其 它它控制器控制器打印機打印機磁盤驅(qū)動器磁盤驅(qū)動器系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線具有通道的具有通道的I/OI/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計算機計算機設(shè)備設(shè)備I/O通道通道1I/O通道通道2控制器控制器控制器控制器控制器控制器控制器控制器設(shè)備設(shè)備I/OI/O設(shè)備設(shè)備按傳輸速率分類按傳輸速率分類 低速設(shè)備：幾個幾百字節(jié)/秒 中速設(shè)備：數(shù)千數(shù)十千字節(jié)/秒 高速設(shè)備：數(shù)百千數(shù)兆字節(jié)/秒按信息交換單位分類按信息交換單位分類 塊設(shè)備：特征是傳輸速率較高，可尋址，磁盤設(shè)備的I/O采用DMA方式； 字符設(shè)備：特征是傳輸速率低，不可尋址，字符設(shè)備在I/O時采

3、用中斷驅(qū)動方式；按設(shè)備共享屬性分類按設(shè)備共享屬性分類 獨占設(shè)備 共享設(shè)備 虛擬設(shè)備I/OI/O設(shè)備與設(shè)備控制器間的接口設(shè)備與設(shè)備控制器間的接口轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器緩沖緩沖控制邏輯控制邏輯I/O設(shè)備設(shè)備數(shù)據(jù)信號線數(shù)據(jù)信號線狀態(tài)信號線狀態(tài)信號線控制信號線控制信號線數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信號信號至設(shè)備至設(shè)備控制器控制器接口信號分類接口信號分類 數(shù)據(jù)信號 控制信號 狀態(tài)信號設(shè)備控制器設(shè)備控制器 設(shè)備控制器是CPU與I/O設(shè)備之間的接口，它接受CPU的命令，并控制I/O設(shè)備工作。它是一個可編址設(shè)備。 設(shè)備控制器可分為兩大類：一類是用于控制字符設(shè)備的控制器；另一類是用于控制塊設(shè)備的控制器。設(shè)備控制器的功能設(shè)備控制器的功能 接受

4、和識別命令 數(shù)據(jù)交換 設(shè)備狀態(tài)的了解和報告 地址識別 數(shù)據(jù)緩沖 差錯控制設(shè)備控制器的組成設(shè)備控制器的組成 設(shè)備控制器與處理機的接口 設(shè)備控制器與設(shè)備的接口 I/O邏輯設(shè)備控制器的組成設(shè)備控制器的組成數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器控制控制/狀態(tài)狀態(tài)寄存器寄存器I/O邏輯邏輯控制器控制器與設(shè)備與設(shè)備接口接口1控制器控制器與設(shè)備與設(shè)備接口接口i數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)形狀形狀控制控制數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)形狀形狀控制控制數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線控制線控制線地址線地址線I/OI/O通道設(shè)備的引入通道設(shè)備的引入 在CPU和設(shè)備之間增加了設(shè)備控制器后，使數(shù)據(jù)的傳送能獨立于CPU，但有關(guān)對I/O操作的組織、管理及其結(jié)束處理工作仍然由CPU承擔。這樣當主機所配

5、置的外設(shè)很多時，CPU的負擔仍很重。所以在CPU和外設(shè)間又增設(shè)了通道。I/OI/O通道通道 I/O通道是一種特殊的處理機，它具有執(zhí)行I/O指令的能力，并通過I/O程序來控制I/O操作； 它與一般處理機的區(qū)別：(1)指令類型單一；(2)沒有內(nèi)存，通道與CPU共享內(nèi)存。I/OI/O通道類型通道類型 字節(jié)多路通道 數(shù)組選擇通道 數(shù)組多路通道字節(jié)多路通道的工作原理字節(jié)多路通道的工作原理控制器控制器AA1A2A3A1A2A3子通道子通道A A控制器控制器BB1B2B3B1B2B3子通道子通道B B控制器控制器CC1C2C3C1C2C3子通道子通道C C控制器控制器NN1N2N3N1N2N3子通道子通道N

6、N控制器控制器A1B1C1A2B2C2A1B1C1A2B2C2設(shè)備設(shè)備單通路單通路I/OI/O系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)備設(shè)備1 1設(shè)備設(shè)備2 2設(shè)備設(shè)備3 3設(shè)備設(shè)備4 4設(shè)備設(shè)備5 5設(shè)備設(shè)備6 6設(shè)備設(shè)備7 7控制器控制器1 1控制器控制器2 2控制器控制器3 3控制器控制器4 4通道通道1 1通道通道2 2存儲器存儲器瓶頸問題瓶頸問題 由于通道價格昂貴，致使機器中所設(shè)置的通道數(shù)量勢必較少，這往往又成為I/O瓶頸，進而造成整個系統(tǒng)吞吐量的降低。多通路多通路I/OI/O系統(tǒng)系統(tǒng)I/OI/O設(shè)備設(shè)備控制器控制器1 1控制器控制器2 2通道通道1 1通道通道2 2存儲器存儲器I/OI/O設(shè)備設(shè)備I/OI/O設(shè)

7、備設(shè)備I/OI/O設(shè)備設(shè)備單總線模型單總線模型CPU存儲器存儲器磁盤磁盤控制器控制器打印機打印機控制器控制器其它其它控制器控制器磁盤驅(qū)動器磁盤驅(qū)動器打印機打印機系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線I/OI/O控制方式控制方式 程序I/O方式 中斷驅(qū)動I/O控制方式 DMA方式 通道控制方式程序程序I/OI/O方式方式向向I/O控制器控制器發(fā)讀命令發(fā)讀命令讀讀I/O控制器控制器的狀態(tài)的狀態(tài)檢查狀態(tài)？檢查狀態(tài)？從從I/O控制器控制器中讀入字中讀入字向向I/O控制器控制器中寫字中寫字傳送完成？傳送完成？CPUI/OI/OCPUI/OCPUCPU內(nèi)存內(nèi)存出錯出錯就緒就緒完成，執(zhí)行下一條指令完成，執(zhí)行下一條指令未完未完未未

8、就就緒緒中斷驅(qū)動方式中斷驅(qū)動方式 CPU一旦啟動設(shè)備成功，CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行另一個程序。當設(shè)備完成時，向CPU提出中斷請求，CPU執(zhí)行完當前一條指令，就響應中斷，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷處理程序。從而使CPU可與設(shè)備并行操作。中斷驅(qū)動方式中斷驅(qū)動方式CPU與與I/O設(shè)備并行操作設(shè)備并行操作CPU向向I/O控制器發(fā)讀命令控制器發(fā)讀命令讀讀I/O控制器的狀態(tài)控制器的狀態(tài)從從I/O控制器中讀入字控制器中讀入字向存儲器中寫字向存儲器中寫字CPU可做其它事了可做其它事了I/OCPU出錯出錯就緒就緒I/OCPUCPU內(nèi)存內(nèi)存?zhèn)魉屯瓿蓚魉屯瓿蓹z查狀態(tài)檢查狀態(tài)是，檢查是否還有傳輸操作是，檢查是否還有傳輸操作未完未完數(shù)據(jù)進入數(shù)

9、據(jù)寄存器，發(fā)中斷數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)寄存器，發(fā)中斷從外部設(shè)備從外部設(shè)備讀取一塊數(shù)讀取一塊數(shù)據(jù)到存儲器，據(jù)到存儲器，每次讀一個每次讀一個字的數(shù)據(jù)字的數(shù)據(jù)中中 斷斷處處理理DMADMA方式方式數(shù)據(jù)緩沖寄存器數(shù)據(jù)緩沖寄存器DR內(nèi)存地址寄存器內(nèi)存地址寄存器MAR數(shù)據(jù)計數(shù)器數(shù)據(jù)計數(shù)器DC命令命令/狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器CR命令命令系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線DMA控控制制器器內(nèi)存內(nèi)存主機主機控制器接口控制器接口CPU數(shù)據(jù)塊緩沖區(qū)數(shù)據(jù)塊緩沖區(qū)磁盤磁盤DMADMA方式的特征方式的特征 數(shù)據(jù)傳輸基本單位是數(shù)據(jù)塊 在DMA控制器的控制下，設(shè)備直接與內(nèi)存交換數(shù)據(jù) 僅在開始和結(jié)束時才需CPU干預DMADMA控制器的組成控制器的組成 命令

10、/狀態(tài)寄存器CR 內(nèi)存地址寄存器MAR 數(shù)據(jù)寄存器DR 數(shù)據(jù)計數(shù)器DCDMADMA控制器的組成控制器的組成countI/O控制控制邏輯邏輯DRMARDCCR命令命令CPU內(nèi)存內(nèi)存主機控制器接口主機控制器接口控制器與塊設(shè)備接口控制器與塊設(shè)備接口系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線DMA控制器控制器DMADMA工作過程工作過程 首先，控制器控制磁盤驅(qū)動器串行地一位一位地讀，在數(shù)據(jù)緩沖寄存器中組裝成字節(jié)，直到將整塊信息放入控制器的內(nèi)部緩沖區(qū)中 其次，它計算檢查和，以核實沒有讀錯誤發(fā)生 然后控制器將從緩沖區(qū)中一次一個字節(jié)或一個字地讀數(shù)據(jù)送主存貯器中，直到一塊讀完 產(chǎn)生一個中斷。等待CPU響應中斷DMADMA工作過程工作過

11、程DMA 控制磁盤驅(qū)動器進控制磁盤驅(qū)動器進行讀數(shù)據(jù)，并將讀的位行讀數(shù)據(jù)，并將讀的位組成字節(jié)組成字節(jié)挪用挪用CPU工作周期傳送數(shù)據(jù)字工作周期傳送數(shù)據(jù)字存儲器地址增存儲器地址增1數(shù)據(jù)計數(shù)器減數(shù)據(jù)計數(shù)器減1DC=0 ?請求中斷請求中斷NY每當把磁盤每當把磁盤一個數(shù)據(jù)字一個數(shù)據(jù)字讀入數(shù)據(jù)寄讀入數(shù)據(jù)寄存器，存器，DMA控制器取代控制器取代CPU接管地接管地址總線的控址總線的控制權(quán)。制權(quán)。使使CPU訪問訪問總線時速度總線時速度會變慢。會變慢。DMADMA控制下的控制下的CPUCPU工作方式工作方式CPU向向DMA控制器發(fā)讀塊命令設(shè)置控制器發(fā)讀塊命令設(shè)置MAR和和DC初值），啟動初值），啟動DMA進行傳送，

12、啟動成功，進行傳送，啟動成功， CPU轉(zhuǎn)去做其它事轉(zhuǎn)去做其它事CPU執(zhí)行磁盤的中斷處理程序：檢查執(zhí)行磁盤的中斷處理程序：檢查DMA控制器控制器的狀態(tài)，喚醒等待進程等的狀態(tài)，喚醒等待進程等下條指令下條指令磁盤完成中斷磁盤完成中斷通道通道I/OI/O控制方式控制方式 與DMA方式相比，通道所需的CPU干預更少，且可以做到一個通道控制多個控制器，每個控制器可以控制多個設(shè)備，進一步減輕了CPU的負擔。通道、通道、CPUCPU及及I/OI/O設(shè)備并行工作設(shè)備并行工作主主 存存I/O通道通道1I/O通道通道2控制器控制器控制器控制器控制器控制器控制器控制器設(shè)備設(shè)備設(shè)備設(shè)備CPU通道通道I/OI/O控制工作

13、過程控制工作過程 CPU向I/O通道發(fā)出一條I/O指令，給出所要執(zhí)行的通道程序的首地址和要訪問的I/O設(shè)備。 通道接到CPU發(fā)來的指令后，通過執(zhí)行通道程序，控制指定設(shè)備完成CPU指定的I/O任務。控制通道的命令控制通道的命令 啟動I/O指令：CPU執(zhí)行啟動I/O指令啟動通道開始執(zhí)行。在這種指令中，通常含有通道號、設(shè)備號和通道程序在主存的起始地址。 測試I/O指令：CPU在執(zhí)行過程中可根據(jù)需要使用該指令測試通道及外設(shè)的狀態(tài)。 停止I/O指令：強行結(jié)束通道和外設(shè)的當前工作。 通道指令格式：操作碼、主存地址、程序連接標志和記錄連接標志通道通道I/OI/O控制方式控制方式操作PR計數(shù) 內(nèi)存地址WRIT

14、EWRITEWRITEWRITEWRITEWRITE00000000111180B1406030025025081310345830200018507208138921034117358305889這三塊這三塊內(nèi)容寫內(nèi)容寫成一個成一個記錄記錄寫成另一個記錄寫成另一個記錄一個新記錄一個新記錄最后一條通道指令最后一條通道指令例例 通道程序舉例：通道程序舉例：中斷中斷 中斷是指計算機在執(zhí)行期間，系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生任何非尋常的或非預期的急需處理事件，使得CPU暫時中斷當前正在執(zhí)行的程序而轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應的事件處理程序，待處理完畢后又返回原來被中斷處繼續(xù)執(zhí)行或調(diào)度新的進程執(zhí)行的過程。中斷相關(guān)概念中斷相關(guān)概念 中斷源

15、：引起中斷發(fā)生的事件 中斷請求：中斷源向CPU發(fā)出的請求中斷處理信號 中斷響應： CPU收到中斷請求后轉(zhuǎn)相應的事件處理程序 禁止中斷：有些情況下，盡管產(chǎn)生了中斷源和發(fā)出了中斷請求，但CPU內(nèi)部的處理機狀態(tài)字PSW的中斷允許位已被清除，從而不允許CPU響應中斷，這種情況稱為禁止中斷，也稱為關(guān)中斷中斷相關(guān)概念中斷相關(guān)概念 開中斷：CPU禁止中斷后只有等到PSW的中斷允許位被重新設(shè)置后才能接收中斷。PSW的中斷允許位的設(shè)置也被稱為開中斷 中斷屏蔽：指在中斷請求產(chǎn)生后，系統(tǒng)用軟件方式有選擇的封鎖部分中斷而允許其余部分的中斷仍能得到響應中斷的種類中斷的種類 外中斷：來自處理機和內(nèi)存外部的中斷 內(nèi)中斷：在

16、處理機和內(nèi)存內(nèi)部產(chǎn)生的中斷，一般分為陷入和異常中斷優(yōu)先級中斷優(yōu)先級 為了按中斷源的輕重緩急處理響應中斷，操作系統(tǒng)對不同的中斷賦予不同的優(yōu)先級。 各中斷源的優(yōu)先級在系統(tǒng)設(shè)計時給定，在系統(tǒng)運行時是固定的。而處理機的優(yōu)先級則根據(jù)執(zhí)行情況由系統(tǒng)程序動態(tài)設(shè)定。硬中斷與軟中斷硬中斷與軟中斷 硬中斷：通過硬件產(chǎn)生相應的中斷請求 軟中斷：通信進程之間用來模擬硬中斷的一種信號通信方式 硬中斷與軟中斷的區(qū)別：中斷源發(fā)中斷請求或軟中斷信號后，CPU或接收進程在適當?shù)臅r機自動進行中斷處理或完成軟中斷信號所對應的功能中斷處理過程中斷處理過程判斷中斷響應條件判斷中斷響應條件關(guān)中斷關(guān)中斷保存被中斷進程現(xiàn)場保存被中斷進程現(xiàn)場

17、分析中斷原因分析中斷原因調(diào)用中斷處理子程序調(diào)用中斷處理子程序執(zhí)行中斷處理子程序執(zhí)行中斷處理子程序退出中斷退出中斷 恢復現(xiàn)場恢復現(xiàn)場開中斷開中斷返回中斷點返回中斷點緩沖的引入緩沖的引入 緩和CPU與I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾 減少對CPU的中斷頻率 提高CPU與I/O設(shè)備之間的并行性緩沖的實現(xiàn)緩沖的實現(xiàn) 采用專用的硬件緩沖器，如I/O控制方式中的數(shù)據(jù)緩沖寄存器。有單緩沖和雙緩沖 軟件緩沖：在內(nèi)存劃出一個具有n個單元的專用緩沖區(qū)，以便存放輸入輸出的數(shù)據(jù)。通常使用由多個緩沖區(qū)組成的緩沖池，系統(tǒng)統(tǒng)一管理單緩沖單緩沖 在設(shè)備和處理機之間設(shè)置一個緩沖器。設(shè)備和處理機交換數(shù)據(jù)時，先把被交換數(shù)據(jù)寫入緩沖器，

18、然后需要數(shù)據(jù)的設(shè)備或處理機從緩沖器取走數(shù)據(jù)。單緩沖單緩沖用戶進程用戶進程操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)傳送傳送輸入輸入I/O設(shè)備設(shè)備單緩沖雙機通信單緩沖雙機通信A機機緩沖區(qū)緩沖區(qū)B機機緩沖區(qū)緩沖區(qū)單緩沖的特點單緩沖的特點 單緩沖能匹配設(shè)備和處理機的處理速度 設(shè)備和設(shè)備之間不能通過單緩沖達到并行操作 雙緩沖雙緩沖用戶進程用戶進程操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)傳送傳送輸入輸入I/O設(shè)備設(shè)備在設(shè)備和處理機之間設(shè)置兩個緩沖器。在設(shè)備和處理機之間設(shè)置兩個緩沖器。雙緩沖雙機通信雙緩沖雙機通信A機機發(fā)發(fā) 送送緩沖區(qū)緩沖區(qū)接接 收收緩沖區(qū)緩沖區(qū)B機機發(fā)發(fā) 送送緩沖區(qū)緩沖區(qū)接接 收收緩沖區(qū)緩沖區(qū)雙緩沖的特點雙緩沖的特點 可以實現(xiàn)設(shè)備和設(shè)備

19、，CPU和設(shè)備之間的并行操作 不能用于實際系統(tǒng)中的并行操作 循環(huán)緩沖循環(huán)緩沖 多緩沖是把多個緩沖區(qū)連接起來組成兩部分，一部分專門用于輸入，另一部分專門用于輸出的緩沖結(jié)構(gòu)。多緩沖區(qū)被組織成循環(huán)緩沖形式。循環(huán)緩沖循環(huán)緩沖傳送傳送輸入輸入用戶進程用戶進程操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)I/O設(shè)備設(shè)備多緩沖區(qū)的類型多緩沖區(qū)的類型 空緩沖區(qū)R：用于存放輸入數(shù)據(jù) 已裝滿數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)G：其中數(shù)據(jù)提供給計算進程使用 現(xiàn)行工作緩沖區(qū)C：計算進程正在使用的緩沖區(qū) 多緩沖區(qū)的指針多緩沖區(qū)的指針 Nextg：指示計算進程下一個可用的緩沖區(qū)G； Nexti：指示輸入進程下次可用的空緩沖區(qū)R； Current：指示計算進程正在使用的緩沖

20、區(qū)單元。 循環(huán)緩沖循環(huán)緩沖RRGGGG123456RRGGGC123456NextiNextiNextgNextgCurrent緩沖區(qū)的使用緩沖區(qū)的使用 Getbuf過程 Releasebuf過程 緩沖池緩沖池 循環(huán)緩沖區(qū)屬于專用緩沖，僅適用于特定的I/O進程和計算進程。為提高緩沖區(qū)的利用率，目前廣泛使用公用緩沖池，池中的緩沖區(qū)可供多個進程使用。 緩沖池的組成緩沖池的組成 空緩沖隊列emq 輸入隊列inq 輸出隊列outq 四種工作緩沖區(qū)四種工作緩沖區(qū) 用于收容設(shè)備輸入數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū) 用于提取設(shè)備輸入數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū) 用于收容輸出數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū) 用于提取輸出數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū)緩沖區(qū)的工作方式

21、緩沖區(qū)的工作方式 收容輸入工作方式 提取輸入工作方式 收容輸出工作方式 提取輸出工作方式緩沖區(qū)的工作方式緩沖區(qū)的工作方式houtsinhinsout用戶程序用戶程序提取輸入提取輸入收容輸出收容輸出收容輸入收容輸入提取輸出提取輸出設(shè)備分配設(shè)備分配 在多道程序環(huán)境下，設(shè)備不允許用戶自行使用，必須由系統(tǒng)分配。為實現(xiàn)設(shè)備分配，必須在系統(tǒng)中設(shè)置相應的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)設(shè)備表SDTSystem Device Table） 設(shè)備控制表DCTDevice Control Table） 控制器控制表COCT （COntroler Control Table） 通道控制表CH

22、CT （CHannel Control Table）系統(tǒng)設(shè)備表系統(tǒng)設(shè)備表SDTSDT表項表項1 1表項表項i i設(shè)備類型設(shè)備類型設(shè)備標識符設(shè)備標識符DCTDCT驅(qū)動程序入口驅(qū)動程序入口設(shè)備控制表設(shè)備控制表DCTDCTDCT1DCTiDCTn設(shè)備類型設(shè)備類型設(shè)備標識符設(shè)備標識符設(shè)備狀態(tài)：忙設(shè)備狀態(tài)：忙/ /閑閑重復執(zhí)行次數(shù)或時間重復執(zhí)行次數(shù)或時間指向與之相連控制器控制表指針指向與之相連控制器控制表指針設(shè)備隊列的隊首指針設(shè)備隊列的隊首指針控制器控制表控制器控制表COCTCOCT 系統(tǒng)為每一個控制器都設(shè)置了一張用于記錄系統(tǒng)為每一個控制器都設(shè)置了一張用于記錄本控制器情況的控制器控制表。本控制器情況的控

23、制器控制表?？刂破鳂俗R符控制器標識符控制器狀態(tài)：忙控制器狀態(tài)：忙/ /閑閑指向與控制器連接的通道表指針指向與控制器連接的通道表指針控制器隊列的隊首指針控制器隊列的隊首指針控制器隊列的隊尾指針控制器隊列的隊尾指針通道控制表通道控制表CHCTCHCT通道標識符通道標識符通道狀態(tài)：忙通道狀態(tài)：忙/閑閑與通道連接的控制器表首址與通道連接的控制器表首址通道隊列的隊首指針通道隊列的隊首指針通道隊列的隊尾指針通道隊列的隊尾指針與設(shè)備分配相關(guān)的因素與設(shè)備分配相關(guān)的因素 設(shè)備的固有屬性 設(shè)備分配算法 設(shè)備分配的安全性 設(shè)備獨立性設(shè)備的固有屬性設(shè)備的固有屬性 獨享設(shè)備 共享設(shè)備 虛擬設(shè)備設(shè)備分配算法設(shè)備分配算法

24、先來先服務 優(yōu)先級高者優(yōu)先設(shè)備分配中的安全性設(shè)備分配中的安全性 安全分配方式 不安全分配方式設(shè)備獨立性的概念設(shè)備獨立性的概念 設(shè)備獨立性也稱設(shè)備無關(guān)性，其基本含義是：應用程序獨立于具體使用的物理設(shè)備。 為了設(shè)備獨立性而引入了邏輯設(shè)備和物理設(shè)備兩個概念。 在應用程序中，使用邏輯設(shè)備名稱來請求使用某類設(shè)備；在實際執(zhí)行時，使用物理設(shè)備名稱。設(shè)備獨立性帶來的好處設(shè)備獨立性帶來的好處 設(shè)備分配時的靈活性 易于實現(xiàn)I/O重定向：在不改變應用程序的前提下，更換I/O操作的設(shè)備 設(shè)備獨立性軟件的功能設(shè)備獨立性軟件的功能 執(zhí)行設(shè)備的公有操作，包括對獨立設(shè)備的分配和回收；將邏輯設(shè)備名映射為物理設(shè)備名；對設(shè)備進行保

25、護，禁止用戶直接訪問設(shè)備；緩沖管理；差錯控制。 向用戶層軟件提供統(tǒng)一的接口。邏輯設(shè)備表邏輯設(shè)備表LUTLUT 當進程用邏輯設(shè)備名來請求分配當進程用邏輯設(shè)備名來請求分配I/O設(shè)備時，設(shè)備時，系統(tǒng)為它分配物理設(shè)備，并在該表中建立一個表系統(tǒng)為它分配物理設(shè)備，并在該表中建立一個表項，填上信息。項，填上信息。邏輯設(shè)備名邏輯設(shè)備名物理設(shè)備名物理設(shè)備名驅(qū)動程序入口地址驅(qū)動程序入口地址/dev/print/dev/tty3510242046LUTLUT的設(shè)置問題的設(shè)置問題 整個系統(tǒng)設(shè)置一張LUT 為每個用戶設(shè)置一張LUT基本設(shè)備分配程序基本設(shè)備分配程序 進程用邏輯設(shè)備名請求I/O設(shè)備 分配設(shè)備 分配控制器 分

26、配通道SPOOLing技術(shù)技術(shù) SPOOLing(Simultaneous Periphernal Operations On-Line)外圍設(shè)備同時聯(lián)機操作，又稱假脫機操作。 在多道程序的計算機系統(tǒng)中，用其中的一道程序，來模擬脫機輸入時的外圍處理機功能，把低速I/O設(shè)備上的數(shù)據(jù)傳送到高速磁盤上；再用另一道程序來模擬脫機輸出時外圍處理機的功能，把數(shù)據(jù)從磁盤傳送到低速輸出設(shè)備上。SPOOLing技術(shù)技術(shù) 這樣，便可以在主機的直接控制下，實現(xiàn)脫機輸入輸出功能。此時的外圍操作和CPU對數(shù)據(jù)的處理同時進行，我們把這種在聯(lián)機情況下實現(xiàn)的同時外圍操作稱為SPOOLing。SPOOLingSPOOLing系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成 輸入井和輸出井 輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū) 輸入進程SPi和輸出進程SPo 請求打印隊列SPOOLingSPOOLing系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成輸入緩沖區(qū)輸入緩沖區(qū)Bi輸出緩沖區(qū)輸出緩沖區(qū)Bo輸入進程輸入進程SPi