设备管理培训课件.pptx

第五章设备管理教学目的：
了解设备管理的主要功能、模型
了解I/O子系统的组成、结构
了解设备的控制、I/O控制
了解设备的类型
了解设备分配
掌握I/O缓冲技术
掌握虚拟设备与SPOOLing系统
掌握磁盘设备的管理
重点难点：
掌握虚拟设备与SPOOLing系统所采用的技术
掌握磁盘设备的管理方式课前引入：设备管理概述设备分配设备映射设备映射设备映射设备驱动设备驱动在扫描期间，将新出现的所有请求磁盘I/O的进程，放入另一个等待处理的请求队列。
计算进程正在使用的工作缓冲区C。
CPU转去执行其他任务
如果前面的数据尚未提取完毕，则进程应阻塞。
设备与控制器之间的接口
计算进程要使用缓冲区中的数据时调用；
计算进程把C缓冲区中的数据提取完毕时调用；
用于指示计算进程下一个可用缓冲区G的指针Nextg。
如：磁带机、磁盘机、光盘机等。
多个指针：三个指针，分别是：
如果设备处于忙碌状态，则将请求者的请求块挂在设备队列上等待。
系统可以采取两种方式，将数据交付给请求进程：
I/O通道方式是DMA方式的发展，它可进一步减少CPU的干预，即把对一个数据块的读(或写)为单位的干预，减少为对一组数据块的读(或写)及有关的控制和管理为单位的干预。
因此，系统须具有将逻辑设备名称转换为某物理设备名称的功能，类似于存储器管理中所介绍的逻辑地址和物理地址的概念。
2中断驱动I/O控制方式处理机通道型I/O系统结构不同类型I/O子系统的结构图5.1.1I/O设备2)按信息交换的单位分类（分两类）
块设备(BlockDevice)：用于存储信息。I/O传输的单位是块。它属于有结构设备。典型的块设备是磁盘。
基本特征：传输速率较高；可随机访问任一块；DMA方式驱动。
字符设备(CharacterDevice)：用于数据的输入和输出。I/O传输的单位是字节。如打印机。
基本特征：传输速率较低；不可寻址；中断驱动。
3)按设备的共享属性分类（分三类）
独占设备：在任一段时间内最多有一个进程占用它，字符设备及磁带机属独占型设备。即临界资源。
共享设备：多个进程对它的访问可以交叉进行，除磁带机外的块设备属共享设备。
虚拟设备：在一类设备上模拟另一类设备，常用共享设备模拟独占设备，用高速设备模拟低速设备，被模拟的设备称为虚拟设备。2.设备与控制器之间的接口不同类型I/O子系统的结构图5.1.2设备控制器PCI总线控制器控制器的任务是在外部设备与CPU（或内存）之间完成比特流（外部信号）和字节流（块）之间的转换。1.设备控制器的基本功能2.设备控制器的组成设备控制器的组成5.1.3I/O通道不同类型I/O子系统的结构图2.通道类型字节多路通道的工作原理2)数组选择通道(BlockSelectorChannel)3)数组多路通道(BlockMultiplexorChannel)
数组选择通道虽有很高的传输速率，但它却每次只允许一个设备传输数据。
数组多路通道是将数组选择通道传输速率高和字节多路通道能使各子通道(设备)分时并行操作的优点相结合而形成的一种新通道。
它含有多个非分配型子通道，因而这种通道既具有很高的数据传输速率，又能获得令人满意的通道利用率。
广泛地用于连接多台高、中速的外围设备，其数据传送是按数组方式进行的。3.“瓶颈”问题多通路I/O系统5.1.4总线系统1.ISA和EISA总线
1)ISA(IndustryStandardArchitecture)总线
1984年推出，80286型微机使用的总线结构。总线的带宽为8位，最高传输速率为2Mb/s。之后不久又推出了16位的(EISA)总线，其最高传输速率为8Mb/s，后又升至16Mb/s，能连接12台设备。
2)EISA(ExtendedISA)总线
80年代末期，开发出扩展ISA(EISA)总线，带宽为32位，总线的传输速率高达32Mb/s，同样可以连接12台外部设备。2.局部总线(LocalBus)5.2I/O控制方式5.2.1程序I/O方式5.2.2中断驱动I/O控制方式5.2.3直接存储器访问DMAI/O控制方式2.DMA控制器的组成在DMA控制器中设置四类寄存器：
(1)命令/状态寄存器CR：用于接收从CPU发来的I/O命令或有关控制信息，或设备的状态。
(2)内存地址寄存器MAR：在输入时，它存放把数据从设备传送到内存的起始目标地址；在输出时，它存放由内存到设备的内存源地址。
(3)数据寄存器DR：用于暂存从设备到内存，或从内存到设备的数据。
(4)数据计数器DC：存放本次CPU要读或写的字(节)数。3.DMA工作过程5.2.4I/O通道控制方式2.通道程序操作5.3缓冲管理5.3.2单缓冲和双缓冲对于块设备：OS为进程分配一缓冲区，块设备输入时从磁盘把一块数据输入缓冲区的时间为T，OS将