设备管理
2018-06-24 19:53:49 21 举报AI智能生成
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作者其他创作
大纲/内容
概述
外围设备分类
从属关系
系统设备：磁盘等
用户设备：声卡等未登记设备
工作特性
存储设备
IO设备
操作系统中设备管理的功能
实现对外围设备的分配与去配
实现外围设备的启动
对磁盘的驱动调度
对设备的管理
实现虚拟设备
子主题
IO系统
IO系统结构
四级结构：主机，通道，设备控制器与IO设备
IO设备
分类方法
按速率
低速：键鼠
中速：打印机
高速：磁盘
信息交换单位
块设备
特点：有结构：传输速率高、
可寻址、IO操作常采用DMA
可寻址、IO操作常采用DMA
字符设备
特点：以字节为单位交换信息，如打印机
共享属性
独占型设备
特点：静态分配
共享型设备
特点：多个作业交替使用，
当任意时刻只有一个设备在用
当任意时刻只有一个设备在用
虚拟设备
采用虚拟技术模拟独占设备工作
设备控制器
描述：CPU与外围设备交互的桥梁
接口线路
数据线
控制线
状态线
基本功能
接收识别指令
数据交换
表示和报告设备状态
地址识别
数据缓冲
差错控制
组成结构
设备控制器与CPU的接口
设备控制器与设备的接口
IO逻辑
通道
存在目的：多外围设备的情况下
降低CPU的负担
降低CPU的负担
特点：物理特性各异的设备以标准的接口接入，
CPU与设备控制器之间的独立体系结构
CPU与设备控制器之间的独立体系结构
分类
字节多路通道：以字节为单位交叉方式工作，
许多非分配型通道
许多非分配型通道
数组选择通道：以块为单位传输数据，独占，分配型
数组多路通道：结合上二
IO控制方式
直接程序控制方式：
用户进程字节控制主存或CPU进行交互
用户进程字节控制主存或CPU进行交互
特点：不断查询IO设备状态以决定
是否传送
是否传送
优点：不需要过多硬件支持，
方式简单
方式简单
缺点：CPU-IO设备速度不匹配，
等待时间长，造成浪费
等待时间长，造成浪费
中断驱动控制：
操作设备工作结束才向CPU发送中断请求
操作设备工作结束才向CPU发送中断请求
特点：工作过程无需CPU干预，
实现一定程度的并行；
实现一定程度的并行；
优点：无需等待；
缺点：大量中断时占用CPU运行时间
DMA：
减少IO操作干预，防止速度不匹配
占用一个CPU工作周期吧数据缓冲
器中的数据传入地址寄存器所指的
贮存区域中，在设备与主存之间开
辟新的通道，不必受CPU干预
减少IO操作干预，防止速度不匹配
占用一个CPU工作周期吧数据缓冲
器中的数据传入地址寄存器所指的
贮存区域中，在设备与主存之间开
辟新的通道，不必受CPU干预
特点
数据传输以块为单位
所传输的数据从设备直接送入主存储器
传输开始和结束才需要CPU干预，
其余时间设备控制器处理
其余时间设备控制器处理
通道控制方式：
将对一个数据块的读写干预减少为
一组数据块的读写、有关控制进行
干预
将对一个数据块的读写干预减少为
一组数据块的读写、有关控制进行
干预
略，看书P168
缓冲技术
作用
缓和CPU与IO设备的速度不匹配为题
减少中断频率，放宽中断时间限制
提高CPU-IO之间的并行性
单缓冲
双缓冲：缓冲对换 P171
缓冲池（buffer ring）
独占设备的分配
逻辑号/物理号
独立性
设备独立性软件
功能
执行所有设备的公有操作
向用户层提供统一的接口
分配
设备控制表（dct）
控制器控制表coct
通道控制表（chct）
系统设备表（sdt）
逻辑设备表（lut）
磁盘管理
磁盘结构 略
空间管理 看书
驱动调度的方法
延迟
寻找时间：找到指定柱面的时间
延迟时间：找到相应扇区的时间
传送时间
不同柱面的调度
先来先服务方法
最短寻找时间优先调度算法
单向扫描调度算法
双向扫描调度算法
电梯调度算法
同一柱面的旋转调度
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