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

●磁盤管理●I/O系統(tǒng)

●緩沖管理本章要點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)備的類型按設(shè)備進(jìn)行信息交換的單位分類：塊設(shè)備—如：磁盤、光盤

塊大小512B~32KB。

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

特點：速度低、不可尋址、I/O采用中斷方式。I/O設(shè)備設(shè)備的類型按共享屬性分類：獨占設(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)來的命令，并控制I/O設(shè)備工作。

通常一臺控制器可控制多臺同一類型的設(shè)備?！裨O(shè)備控制器的形式：印刷電路卡，又稱接口卡?！裨O(shè)備驅(qū)動程序：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)寄存器接收和識別CPU發(fā)來的命令——控制寄存器了解設(shè)備的狀態(tài)，報告給CPU——狀態(tài)寄存器地址識別——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)?？刂破髋c設(shè)備之間接口——用于根據(jù)CPU發(fā)來的命令，控制設(shè)備的動作。I/O邏輯——用于實現(xiàn)對設(shè)備的控制。將啟動命令發(fā)送給控制器；以及對收到的地址進(jìn)行譯碼，再根據(jù)譯出的命令對設(shè)備進(jìn)行控制。設(shè)備通道通道

——外設(shè)很多時，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

建立獨立的I/O操作，使CPU從繁重的I/O中解放出來通道的實質(zhì)

是特殊的處理機(jī)指令類型單一沒有內(nèi)存通道的類型字節(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，通道與多個外設(shè)交叉?zhèn)鬟f，當(dāng)一個外設(shè)交換一個字節(jié)后，立即騰出，將通道讓給另一個設(shè)備使用。通道的類型數(shù)組選擇通道連接磁盤等高速外設(shè)。以塊為傳送單位。連接多個外設(shè)，但一段時間只被一個設(shè)備獨占，直至釋放。數(shù)組多路通道連接高速外設(shè)。如磁盤。多個外設(shè)輪流使用通道，每次傳送一個物理塊。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。利用一臺設(shè)備”讀寫定位”的時間，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，通道與多個外設(shè)交叉?zhèn)鬟f，當(dāng)一個外設(shè)交換一個字節(jié)后，立即騰出，將通道讓給另一個設(shè)備使用。通道的連接方式單通路連接I/O繁忙時，通道成為瓶頸。多通路連接設(shè)備與計算機(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)備固有屬性獨享設(shè)備共享設(shè)備虛擬設(shè)備設(shè)備分配算法先來先服務(wù)優(yōu)先級高者優(yōu)先設(shè)備分配中的安全性安全分配方式（單請求方式）不安全分配方式設(shè)備的獨立性設(shè)備獨立性（也稱設(shè)備無關(guān)性）指用戶程序獨立于具體物理設(shè)備。設(shè)備獨立性的優(yōu)點設(shè)備分配時的靈活性易于實現(xiàn)I/O重定向設(shè)備獨立性的實現(xiàn)——邏輯設(shè)備表操作系統(tǒng)實現(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：

整個系統(tǒng)一張（單用戶系統(tǒng)）一個用戶一張（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（整個系統(tǒng)一張）設(shè)備控制表DCT（每個設(shè)備一張）控制器控制表COCT（每個控制器一張）通道控制表CHCT（每個通道一張）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：提高I/O速度將獨占設(shè)備改造為共享設(shè)備實現(xiàn)虛擬設(shè)備功能設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)備驅(qū)動程序的功能：接收來自上層的I/O請求，并檢查請求的合法性。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)行必要的錯誤處理。對等待各種設(shè)備、控制器和通道的進(jìn)程進(jìn)行排隊。執(zhí)行比寄存器級別更高的一些特殊處理，如代碼轉(zhuǎn)換、退出處理等。