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（emqsin）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。