第7章 設(shè)備管理-1

第7章設(shè)備管理●I/O設(shè)備管理概述

●磁盤(pán)管理●I/O系統(tǒng)

●緩沖管理本章要點(diǎn)7.1I/O設(shè)備管理概述I/O管理的基本任務(wù)完成用戶提出的I/O請(qǐng)求提高I/O速率改善I/O設(shè)備的利用率7.1I/O設(shè)備管理概述I/O管理的功能監(jiān)視設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行設(shè)備分配完成I/O操作緩沖管理I/O硬件組成主機(jī)I/O系統(tǒng)——四級(jí)結(jié)構(gòu)微型機(jī)I/O系統(tǒng)——單總線結(jié)構(gòu)I/O設(shè)備設(shè)備的類(lèi)型按設(shè)備進(jìn)行信息交換的單位分類(lèi)：塊設(shè)備—如：磁盤(pán)、光盤(pán)

塊大小512B~32KB。

特點(diǎn)：速度高、隨機(jī)訪問(wèn)、I/O采用DMA方式。字符設(shè)備—如：鍵盤(pán)、打印機(jī)、網(wǎng)卡。

特點(diǎn)：速度低、不可尋址、I/O采用中斷方式。I/O設(shè)備設(shè)備的類(lèi)型按共享屬性分類(lèi)：獨(dú)占設(shè)備共享設(shè)備虛擬設(shè)備設(shè)備控制器●設(shè)備控制器或適配器

CPU與I/O設(shè)備之間的接口，接收從CPU發(fā)來(lái)的命令，并控制I/O設(shè)備工作。

通常一臺(tái)控制器可控制多臺(tái)同一類(lèi)型的設(shè)備?！裨O(shè)備控制器的形式：印刷電路卡，又稱(chēng)接口卡?！裨O(shè)備驅(qū)動(dòng)程序：控制設(shè)備控制器的軟件設(shè)備控制器的組成控制器的功能數(shù)據(jù)交換——數(shù)據(jù)寄存器接收和識(shí)別CPU發(fā)來(lái)的命令——控制寄存器了解設(shè)備的狀態(tài)，報(bào)告給CPU——狀態(tài)寄存器地址識(shí)別——地址譯碼器設(shè)備控制器的組成控制器與CPU之間接口——用于控制設(shè)備與總線之間交換數(shù)據(jù)。控制器與設(shè)備之間接口——用于根據(jù)CPU發(fā)來(lái)的命令，控制設(shè)備的動(dòng)作。I/O邏輯——用于實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制。將啟動(dòng)命令發(fā)送給控制器；以及對(duì)收到的地址進(jìn)行譯碼，再根據(jù)譯出的命令對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。設(shè)備通道通道

——外設(shè)很多時(shí)，在CPU與控制器之間增加通道，減輕CPU負(fù)擔(dān)。增加通道的目的

建立獨(dú)立的I/O操作，使CPU從繁重的I/O中解放出來(lái)通道的實(shí)質(zhì)

是特殊的處理機(jī)指令類(lèi)型單一沒(méi)有內(nèi)存通道的類(lèi)型字節(jié)多路通道連接中、低速外設(shè)。如打印機(jī)、終端等。以字節(jié)為傳送單位。傳送時(shí)，通道與多個(gè)外設(shè)交叉?zhèn)鬟f，當(dāng)一個(gè)外設(shè)交換一個(gè)字節(jié)后，立即騰出，將通道讓給另一個(gè)設(shè)備使用。通道的類(lèi)型數(shù)組選擇通道連接磁盤(pán)等高速外設(shè)。以塊為傳送單位。連接多個(gè)外設(shè)，但一段時(shí)間只被一個(gè)設(shè)備獨(dú)占，直至釋放。數(shù)組多路通道連接高速外設(shè)。如磁盤(pán)。多個(gè)外設(shè)輪流使用通道，每次傳送一個(gè)物理塊。綜合字節(jié)多路通道的”并行“和數(shù)組選擇通道的”高速“的優(yōu)點(diǎn)。利用一臺(tái)設(shè)備”讀寫(xiě)定位”的時(shí)間，再與另一外設(shè)交換信息。字節(jié)多路通道連接中、低速外設(shè)。如打印機(jī)、終端等。以字節(jié)為傳送單位。傳送時(shí)，通道與多個(gè)外設(shè)交叉?zhèn)鬟f，當(dāng)一個(gè)外設(shè)交換一個(gè)字節(jié)后，立即騰出，將通道讓給另一個(gè)設(shè)備使用。通道的連接方式單通路連接I/O繁忙時(shí)，通道成為瓶頸。多通路連接設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間增加多條通路增強(qiáng)可靠性7.2I/O控制方式略7.3I/O系統(tǒng)I/O系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)設(shè)備分配考慮因素設(shè)備固有屬性獨(dú)享設(shè)備共享設(shè)備虛擬設(shè)備設(shè)備分配算法先來(lái)先服務(wù)優(yōu)先級(jí)高者優(yōu)先設(shè)備分配中的安全性安全分配方式（單請(qǐng)求方式）不安全分配方式設(shè)備的獨(dú)立性設(shè)備獨(dú)立性（也稱(chēng)設(shè)備無(wú)關(guān)性）指用戶程序獨(dú)立于具體物理設(shè)備。設(shè)備獨(dú)立性的優(yōu)點(diǎn)設(shè)備分配時(shí)的靈活性易于實(shí)現(xiàn)I/O重定向設(shè)備獨(dú)立性的實(shí)現(xiàn)——邏輯設(shè)備表操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)邏輯設(shè)備到物理設(shè)備的轉(zhuǎn)換。邏輯設(shè)備表（LogicalUnitTable，LUT）

LUT的設(shè)置：

整個(gè)系統(tǒng)一張（單用戶系統(tǒng)）一個(gè)用戶一張（多用戶系統(tǒng)）設(shè)備分配用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)備表SDT（整個(gè)系統(tǒng)一張）設(shè)備控制表DCT（每個(gè)設(shè)備一張）控制器控制表COCT（每個(gè)控制器一張）通道控制表CHCT（每個(gè)通道一張）設(shè)備分配程序單通路情況下的設(shè)備分配程序SPOOLing技術(shù)——SimultancousPeriphernalOperationsOn-LineSPOOLing的系統(tǒng)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(jìn)程SPi和輸出進(jìn)程SPoSPOOLing技術(shù)SPOOLing特點(diǎn)：提高I/O速度將獨(dú)占設(shè)備改造為共享設(shè)備實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備功能設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的功能：接收來(lái)自上層的I/O請(qǐng)求，并檢查請(qǐng)求的合法性。向有關(guān)I/O設(shè)備的控制器（中的控制/狀態(tài)寄存器）發(fā)出控制命令，監(jiān)督它們的正確執(zhí)行，并進(jìn)行必要的錯(cuò)誤處理。對(duì)等待各種設(shè)備、控制器和通道的進(jìn)程進(jìn)行排隊(duì)。執(zhí)行比寄存器級(jí)別更高的一些特殊處理，如代碼轉(zhuǎn)換、退出處理等。