软件技术基础-OS设备管理.ppt

2.5设备管理2.5设备管理存储设备
存取控制部分（控制电路伺服系统、读写控制电路、
磁头、光头等）
信息载体（磁盘、磁带、光盘等）按分配方式设备管理的功能：
建立统一的独立于设备的接口。
按照设备类型和相应算法，进行设备的分配与回收。
进行设备驱动，实现真正的I/O操作及设备间的并行操作。
实现输入输出缓冲区管理，解决高速CPU与慢速设备速 度不匹配问题。
实现虚拟设备管理。CPU2、主机I/O系统特点设备控制器与通道（2）通道2.5.2数据传送控制方式（1）程序I/O方式（2）中断控制方式接收到CPU
发来的start指令中断机制实现了CPU与设备的并行控制——让权等待（3）DMA方式DR—数据寄存器，暂时存放设备—内存间传送的信息。
MAR—内存地址寄存器。
DC—传送字（节）数寄存器。
CR—命令/状态寄存器。接收从CPU发来的I/O命令、控制信息、
设备状态。DMA工作过程中断控制方式与DMA方式（4）通道控制CCW的信息：
操作码内存地址传送数据字节数
通道程序结束位P（P=1结束）
记录结束标志R{通道的控制过程：
CPU启动通道
通道程序的始址存放在称为通道地址字（CAW）的内存单元中，由CPU启动通道程序后，CPU可去执行其他任务。
执行通道指令CCW，向设备控制器发出I/O操作命令。
设备根据CCW将数据传送到内存指定单元。
数据传送结束，I/O控制器向CPU发出中断请求命令。按照信息交换方式分类：

字节多路通道—用于低、中速设备
含多个非分配型的子通道，子通道按时间片轮转共享主通道。按字节传送。传输速度慢

选择通道—连接中、高速设备
含一个分配型的子通道，一段时间内只能执行、控制一台设备工作。通道利用率低，传输速度快。

数组多路通道—连接中、高速设备中央处理机2.5.3缓冲技术1.单缓冲区（singlebuffer）
在设备和主机之间设置一个缓冲区。只能缓解速度匹配的问题。不能实现设备之间的并行操作。设备3.多缓冲区与缓冲池（bufferpool）将缓冲区连接成三种队列：
空缓冲区队列（emq）
满输入缓冲区队列（inq）
满输出缓冲区队列（outq）（2）提取输入
当需要处理输入数据时，计算进程调用getbuf（inq），从满输入缓冲区队列（inq）的队首取出一缓冲区—提取输入的工作缓冲区（sin）。
计算进程从sin提取数据处理。
调用过程putbuf（emq，sin），释放工作缓冲区sin，并插入空缓冲队列尾。输入输出设备2.5.4设备的分配DCT13.通道控制表CHCT（ChannelControlTable）
每个通道都配有一张通道控制表。描述通道的使用情况。设备名设备分配的方式：
静态分配—一次分配所有需要的设备。不符合分配 原则。
动态分配—进程执行过程中，按需分配。三、设备分配流程多道程序系统中，进程对设备的需求频繁，尤其是独占设备数量有限、效率低，故引入虚拟设备管理技术。
基本思想：用大容量的快速设备（磁盘）模拟慢速度的
独占设备，把一台物理上的独占设备变为逻辑上的多台共享设备。真脱机技术：输入、输出是脱离主机完成的。假脱机技术SPOOLing系统的组成:
输入井、输出井输入进程、输出进程I/O缓冲区以打印机为例，说明SPOOLing系统的工作过程：
当进程请求打印输出时，OS并不是把设备分配给它。
1、输出进程为其申请输出井中的一块空闲区（虚拟打印机），
并送入输出数据。
2、输出井中形成各进程的打印队列（printerqueue）。
3、由SPOOLing系统的缓冲输出程序依次输出到打印机。I/O请求的处理过程，由输入/输出控制系统IOCS完成，其中最主要的部分是设备驱动程序。它是I/O请求进程与设备控制器之间的通信程序。