操作系统设备管理培训教材课件.ppt

操作系统设备管理培训教材
§ I/O设备
OS设备管理中的设备指外部设备，包括输入设备与输出设备，即除主机（CPU+内存）之外的所有设备。
I/O性能经常成为整个系统性能的瓶颈，CPU性能并不等于系统性能，CPU性能越高，与I/O差距越大。
OS庞大复杂的原因之一就是外设资源多而杂，种类繁多，结构各异，I/O数据信号类型不同，速度差异很大。
*
操作系统设备管理培训教材
§ I/O设备
在多道程序环境中，设备管理把着眼点放在：
设备的有效使用
设备和CPU的并行工作
让用户方便使用设备
*
操作系统设备管理培训教材
一、计算机设备的分类
§ I/O设备
基于设备的工作特性：
外部存储设备（长期保存信息，可随时访问，如磁盘、磁带）
输入/输出设备（字符设备，以单个字符为单位存储、传输信息，如显示器、键盘、打印机等）
*
操作系统设备管理培训教材
§ I/O设备
基于设备的从属关系：
—系统设备（一般是标准设备）（OS生成时就配置在系统中的标准设备，如：键盘、鼠标、显示器、终端、打印机等）
—用户设备（一般为非标准设备）（设备的处理程序由用户提供，需另外安装，如：扫描仪、A-D/D-A转换设备等）
*
操作系统设备管理培训教材
§ I/O设备
基于设备的分配特性：
— 独享设备（使用具有排它性，低速I/O设备）
— 共享设备（可由多个用户程序交替使用，如硬盘）
— 虚拟设备 ( 模拟独占设备为共享设备，即将慢速的独占设备经软件技术改造成为多个进程可以共享的设备，典型如SPOOLing技术 ）
*
操作系统设备管理培训教材
§ I/O设备
基于信息组织和处理的方式：
— 字符设备（信息以字符为单位来组织和分配的；系统中大部分均属此类，如打印机、键盘、显示器等；特点是速度慢，也称慢速设备）
— 块设备（信息以块为单位来组织和分配的；如磁盘、磁带等；特点是速度快，也称快速设备）
*
操作系统设备管理培训教材
二、设备管理的目标与功能
§ I/O设备
1. 设备管理目标：
提高系统资源利用率
多道程序环境下，资源数总是少于进程数。
需合理分配设备资源，并使外设与外设、外设与CPU并行工作，使设备尽可能处于忙碌状态。
方便用户使用
对于各种各样的外设，为用户提供便利、统一的使用界面。
OS把各种外设的物理特性隐藏起来，把各种外设的具体操作方式隐藏起来，由OS面对；
而让用户面对的是使用方便的设备，这样就可使用户摆脱繁琐的编程负担。
*
操作系统设备管理培训教材
§ I/O设备
2. 设备管理的功能：
提供用户接口：提供一组I/O命令，即用户使用外设的接口，用户在程序中通过这些命令使用外设。
进行设备的分配与回收：OS中I/O管理程序负责接受用户使用外设的请求、分配设备、回收设备。
实现真正的I/O操作：OS依据用户的请求，通过具体的设备驱动程序，启动外设，进行实际的I/O操作；操作完毕就通知用户进程，由设备中断服务程序完成善后工作。
其它功能：管理缓冲区，CPU与I/O设备通过缓冲区传送数据，以解决高速CPU与慢速外设之间矛盾。OS有专门软件管理缓冲区的分配与回收。
*
操作系统设备管理培训教材
§ 数据传送控制方式
计算机系统的输入/输出，实质是进行数据的输入/输出，即数据的传输。
数据传输：I/O设备←→内存
I/O设备←→CPU
数据传输方式有四种：
程序直接控制方式
中断控制方式
DMA方式
通道控制方式
*
操作系统设备管理培训教材