设备管理概述.pptx

关于设备管理：I/O设备（I/O系统组成）基本任务：完成用户提出的I/O请求，提高I/O速率以及改善I/O设备的利用率。主要功能：缓冲区管理、设备分配、设备处理、虚拟设备及设备独立性等。与硬件紧密相关，本章主要对I/O设备和设备控制器等硬件作扼要阐述。第5章 设备管理I/O系统的组成I/O控制方式缓冲管理设备分配设备处理磁盘设备管理1、 I/O系统的组成包括：需要用于输入、输出和存储信息的设备；需要相应的设备控制器；控制器与CPU连接的高速总线；有的大中型计算机系统，配置I/O通道；数据线数据地址线状态控制控制线总线控制器与CPU接口控制器与设备接口CPU设备控制器I/O设备I/O系统组成1）I/O设备的类型 I/O设备的类型繁多，从OS的观点，按其重要的性能指标进行分类如下：按传输速率分类：低速、中速、高速（键盘、打印机、磁盘）使用：存储设备、输入输出设备按信息交换的单位分类：块设备：有结构、速率高、可寻址、DMA方式控制字符设备：无结构、速率低、不可寻址、中断方式控制按设备的共享属性分类：独占：打印机共享：一个时刻上仍然是只被一个进程占用。可寻址、可随机访问的色后备。磁盘。虚拟：使一台独占设备变换为若干台逻辑设备，供给若干用户“同时使用”。I/O设备中的接口与控制器的接口有三种类型的信号数据信号线(进出数据转换、缓冲后传送)控制信号线(读\写\移动磁头等控制)状态信号线数据I/O设备缓冲转换器数据状态控制逻辑控制2）设备控制器设备并不直接与CPU通信计算机中的一个实体——“设备控制器”负责控制一个或多个I/O设备，以实现I/O设备和计算机之间的数据交换。控制器是CPU与I/O设备之间的接口，作为中间人接收从CPU发来的命令，并去控制I/O设备工作，以使处理机脱离繁杂的设备控制事务。常作成接口卡插入计算机可编址，不同类控制一个设备时只有一个地址，若连接多个设备则含有多个设备地址管理的复杂性因不同设备而异，分为字符设备控制器、块设备控制器。①基本功能接收和识别CPU命令（控制寄存器：存放命令和参数）标识和报告设备的状态（状态寄存器）数据交换（数据寄存器）地址识别（控制器识别设备地址、寄存器地址。地址译码器）数据缓冲（协调I/O与CPU的速度差距）差错控制②组成设备控制器与处理机的接口设备控制器与设备的接口I/O逻辑数据线数据设备控制器地址线状态控制控制线I/O逻辑与CPU的接口 与设备的接口控制器与设备接口1数据数据线数据寄存器状态控制控制 / 状态寄存器地址线I/O逻辑控制器与设备接口i数据状态控制线控制 1个或n个1个或n个 控制器中的I/O逻辑根据处理机发来的地址信号，去选择一个设备接口。 一个接口连接一个设备。 每个接口中都有数据、控制和状态三种类型的信号。?I/O逻辑通过一组控制线与处理机交互，处理机利用该逻辑向控制器发送I/O命令。I/O逻辑对收到的命令进行译码。CPU要启动一个设备时，将启动命令发送给控制器；同时通过地址线把地址发送给控制器控制器的I/O逻辑对收到的地址和命令进行译码，再根据所译出的命令选择设备进行控制。③处理机与设备控制器间实现CPU与设备控制器之间的通信。共有三类信号线：数据线：数据线通常与两类寄存器相连接，第一类是数据寄存器；第二类是控制/状态寄存器。地址线控制线磁盘驱动器打印机CPU存储器磁盘控制器打印机控制器其他控制器系统总线* 微机I/O系统中的总线结构如图所示，计算机系统中的各部件，如CPU、存储器以及各种I/O设备之间的联系，都是通过总线来实现的。总线的性能用总线的“时钟频率”、“带宽”和相应的总线“传输速率”等指标来衡量。总线的发展过程ISA和EISA总线ISA（Industry Standard Architecture）总线EISA（Extended ISA）总线局部总线（Local Bus）VESA（Video Electronic Standard）总线PCI（Peripheral Component Interface）总线3）I/O通道①I/O通道设备的引入设备控制器已大大减少CPU对I/O的干预（如承担了选择设备，数据转换、缓冲等功能）但当主机的外设很多时，CPU的负担仍然很重。在CPU和设备控制器之间增设一个硬件机构：“通道”设置通道后CPU只需向通道发送一条I/O指令即可不再干预后续操作。通道形成通道程序，执行I/O操作，完成后向CPU发中断信号。主要目的：建立更独立的I/O操作，解放CPU。数据传送的独立I/0操作的组织、管理及结束处理也尽量独立。实际上I/O通道是一种特殊的处理机：指令类型单一，只用于I/O操作；通道没有内存，它与CPU共享内存②通道类型根据其控制的外围设备的不同类型，信息交换方式也可分为以下三种类型：字节多路通道数组选择通道数组多路通道A1