软件技术设备管理.ppt
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1、第十章 设备管理,本章基本内容与要求,基本内容 设备管理的有关概念 I/O请求的检测与控制 缓冲技术 设备管理程序 虚拟设备技术 要求 掌握设备管理的有关概念 掌握I/O请求的检测与控制 掌握缓冲技术、设备管理程序、虚拟设备技术,第一节 设备管理的有关概念,1.设备分类 2.设备管理的任务,1.设备分类,1从数据组织的角度分类 块设备 以块为单位组织和传送数据,每块的大小一般是512的倍数,如磁盘是一种典型的块设备。 字符设备 以字符为单位组织和传送数据,如键盘、打印机等。,2从资源分配的角度分类 独占设备 在系统运行期间,在某一段时间内,为某一进程所独占的设备。大多数低速设备属于独占设备,如
2、纸带输入机、打印机等。 共享设备 允许若干用户或进程同时共同使用的设备,如磁盘等。 虚拟设备 通过软件技术(如假脱机技术),把原来的独占设备改造成共享设备。,设备管理的功能,方便用户使用设备 方便性:方便用户使用I/O设备 设备独立性:用户的程序与设备相互独立,完成用户提出的I/O请求,为用户分配I/O设备 提高设备的使用效率 并行性:使外设和CPU工作高度重叠 有效性和均衡性: 提高CPU和I/O设备的利用率,2.设备管理的任务,1)确定分配策略 按照进程的请求把进程需要的输入输出设备分配给进程。 2)启动设备完成实际的输入输出操作 输入输出设备都有一个控制器,它直接控制设备完成具体的输入输
3、出,而CPU只是与设备控制器交换信息。 3)提供统一、友好的使用界面 使用户能方便地利用外部设备资源。 4)优化设备的调度、提高设备的利用率 使各种外部设备与主机以及各外部设备之间能协调地工作,以充分合理地利用系统资源,尽量提高并行程度。,设备管理的主要内容,1) I/O请求的检测与控制 2) 解决设备的低速性与CPU高速性之间的矛盾,提高CPU的利用率 3) 设备分配策略,第二节 I/O请求的检测与控制,循环测试I/O方式 中断驱动方式 直接内存存取(DMA)方式 I/O通道方式,1.循环测试I/O方式,利用I/O测试指令测试设备的忙与闲。若设备处于闲状态,则执行输入输出指令;若设备处于忙状
4、态,则I/O测试指令不断对设备进行测试,直到设备空闲为止。 缺点:CPU要花费大量时间进行设备忙/闲测试,造成CPU资源的极大浪费。,2.中断驱动方式,当进程需要启动某个I/O设备工作时,便由CPU向相应的设备控制器发出一条I/O指令,然后立即返回继续执行原来的任务,而设备控制器便按照该指令的要求去控制I/O设备。每当设备完成I/O操作,便以中断请求方式通知CPU,然后转向相应的中断处理程序进行相应处理。,2.中断驱动方式,3.直接内存存取(DMA)方式 Direct Memory Access,DMA方式主要用于块设备与主存之间进行批量数据传输。它使用一个专用DMA控制器,使用截取总线控制权
5、的方法,由DMA控制器送出内存地址,发出内存读、设备写或设备读、内存写的控制信号来完成内存与设备之间的直接数据传输,而不用CPU干预。当一次DMA传送的数据全部完成时,才产生中断,告诉CPU数据传输完毕。,3.直接内存存取(DMA)方式,4. I/O通道方式,通道方式有独立的I/O管理机制,这时只要发一条I/O指令给通道,告诉通道执行I/O操作要访问的设备,通道便从内存储器中读取通道程序以完成I/O控制管理。,4. I/O通道方式,通道控制结构,第三节 缓冲技术,在内存中划出一块由n个单元组成的区域,称为缓冲区,作为外部设备传输数据的临时存储区。 目的:解决处理数据过程中CPU的高速性与设备传
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