第10章设备管理10.1概述按交互对象分类：人机交互设备：视频显示设备、键盘、鼠标、打印机。与计算机或其他电子设备交互的设备：磁盘、磁带、传感器、控制器。计算机间的通信设备：网卡、调制解调器。按外设特性分类使用特征：存储、输入/输出、终端信息组织特征：块设备：信息按字符块组织和处理。（面向块的设备）如：磁盘。字符设备：信息按字符组织和处理。（面向字符的设备）。如：打印机。1、I/O控制技术1、I/O控制技术1、I/O控制技术通道控制方式(channelcontrol)通道控制方式(channelcontrol)2、设备管理的目的和功能设备独立性设备存取实现对设备的存取操作，提供命令接口和编程接口。设备分配在多用户的环境下，负责设备的分配和回收。设备控制设备控制包括设备的驱动、完成和故障中断处理。状态跟踪设备控制块是存放设备管理和控制信息的数据结构。系统要掌握设备的状态。4、I/O子系统层次模型逻辑I/O：逻辑设备(也称为虚拟设备)实体，不涉及实际的设备控制；针对用户接口，提供抽象的命令，如：Open,Close,Read,Write。针对通信设备，则是通信体系结构如网络协议栈；针对文件存储设备，是文件系统的逻辑结构控制；10.2设备分配1、设备分配原则独占设备在一段时间内只能有一个进程使用的设备，一般为低速I/O设备。（如打印机，磁带等）共享设备在一段时间内可有多个进程共同使用的设备，多个进程以交叉的方式来使用设备，其资源利用率高。（如磁盘、网卡）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。目的：将慢速的独占设备改造成多个用户可共享的设备，提高设备的利用率2、假脱机技术假脱机的原理10.3设备控制1、设备的控制过程2、设备控制过程的实现方式3、设备驱动程序CPU和内存的访问速度比磁盘要快若干个数量级，磁盘系统的性能对整个系统的性能有重要影响，磁盘调度的目标就是提高磁盘系统的性能。主要内容磁盘I/O访问时间的组成磁盘I/O调度策略磁盘缓存置换算法1、磁盘I/O访问时间的组成2、查找优化策略原则：各进程对磁盘请求的等待队列按提出请求的时间进行排序，并按此次序给予服务。评价：访问请求均匀分布整个盘面，而不具有某种集中倾向时，导致随机访问模式——无法对访问优化！访问请求较多时，降低设备服务的吞吐量，提高响应时间；响应时间变化幅度较小！应用：在访问请求不是很多情况下可接受，且算法较简单。原则：选择请求队列中柱面号最接近于当前磁头所在柱面的访问请求作为下一个服务对象，即先执行查找时间最小的那个请求，而不管是否在磁臂的前进方向上还是相反。优点：较好的吞吐量（比FCFS），较低的平均响应时间。缺点：响应时间变化幅度很大，因为对用户请求的响应机会不均等:对中间磁道的访问请求得到最好的服务，对内，外两侧磁道的服务随偏离中心磁道的距离而越远越差;响应时间变化幅度很大:服务请求很多时可能造成对内，外边缘磁道的请求将会无限期地被迟延SSTF算法的变种原则：选择请求队列中按磁臂前进方向最接近于磁头当前所在柱面的访问要求作为下一个服务对象。由内向外，由外向内，反复地扫描访问请求，依次给予服务。若沿此方向不再有访问请求时，不必继续扫描，而是改变移动方向——使磁臂的移动频率和距离最小。优点：吞吐量比较大，平均响应时间较小。缺点：两侧磁道访问频率仍低于中间磁道——响应时间变化幅度仍有不同，但优于SSTF。循环扫描策略（C-SCAN）10.5WindowsNT的设备管理I/O子系统：实现文件化的I/O函数；通常的打开、关闭和读写函数；异步I/O：应用进程在发出I/O请求后，不需等待I/O完成，可继续其它工作；映射文件I/O：把文件作为进程虚拟空间的一部分进行直接访问；快速I/O：不通过I/O管理器，直接向驱动程序发出I/O请求；I/O管理器：依据抽象I/O操作创建和传送I/O请求包(IRP)；2.核心态驱动程序的类型3.设备驱动程序的组成小结