第六章设备管理内容提要I/O设备管理系统结构图设备管理的目标和任务设备管理的目标和任务(2)设备独立性（设备无关性）设备管理的目标和任务(3)设备管理的目标和任务(4)内容提要I/O设备的特点分析11字符设备以字节为单位存储、传输数据传输速率较低、不可寻址例如：输入型设备—键盘、鼠标、图形扫描器输出型设备—显示器、打印机、绘图机I/O设备分类（2）虚拟式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（实例：SPOOLing技术，利用虚设备技术——用硬盘模拟输入输出设备）SPOOLing技术为解决独立设备数量少，速度慢，不能满足众多进程的要求，而且在进程独占设备期间，设备利用率比较低而提出的一种设备管理技术另一种资源转换技术I/O设备分类（3）I/O设备硬件组成设备控制器设备控制器功能设备控制器的组成20几乎所有的微型机和小型机都利用下图所示的单总线模型，实现CPU和控制器之间的通信。通道通道是一种特殊的处理机，与一般处理机不同。表现在两个方面：指令类型单一、即由于通道硬件比较简单，其所能执行的指令，主要为与I/O有关的指令。通道没有自己的内存，与CPU共享内存通道的类型通道的类型--字节多路通道字节多路通道：适于控制多路低速设备通道的类型—数据选择通道通道的类型—数组多路通道“瓶颈”问题通道价格昂贵，使机器中的通道数量比较少，这往往使它成了I/O的瓶颈解决“瓶颈”问题的最有效的方法，便是增加设备到主机之间的通路，而不是通道32单通道与多通道存储器直接存取（DMA）设备当处理器需要读写一整块数据时给DMA控制单元发送一条命令包含：是否请求一次读或写，I/O设备的编址，开始读或写的主存编址，需要传送的数据长度等信息处理器发送完命令后就可处理其他事情DMA控制器将自动管理数据的传送当这个过程完成后，DMA控制器给处理器发一个中断，处理器只在开始传送和传送结束时关注一下就可处理器和DMA传送不完全并行因为有时会有总线竞争的情况发生处理器用总线时可能稍作等待不会引起中断不引起程序上下文的保存通常过程只有一个总线周期在DMA传送时，处理器访问总线速度会变慢对于大量数据I/O传送，采用DMA这种方式是很有价值内容提要3839程序直接控制方式外围设备程序直接控制方式－特点中断控制方式44需要CPU和设备控制器之间有相应的中断请求线，而且在设备控制器的控制状态寄存器中有相应的中断允许位从数据寄存器到内存的传送是在CPU的控制下完成的切换的进程可以做到设备间的并行操作和设备－CPU间的并行操作，CPU的利用率大于程序控制方式数据缓冲寄存器满时发出中断，而缓冲寄存器一般比较小，中断频繁消耗了大量CPU时间DMA控制方式DMA控制方式—特点通道方式50通道方式—特点中断引入的中断目的中断特点中断相关概念中断的分类中断（狭义）和陷入的区别中断的优先级和中断屏蔽中断的优先级和中断屏蔽（2）软中断和硬中断中断处理过程设备驱动程序设备驱动程序的特点设备驱动程序的统一接口设备驱动程序的工作过程设备开关表(DeviceSwitchTable)输入/输出系统的流程设备独立性设备独立性（2）与设备无关的I/O软件用户层的输入输出软件Spooling技术Spooling系统SimultaneousPeripheralOperationsOn-LineSpooling系统SimultaneousPeripheralOperationsOn-LineSpooling系统的特点设备分配设备分配中的数据结构设备控制表DCT系统设备表SDT控制器控制表COCT通道控制表CHCT设备分配的原则分配方式分配方式(2)设备分配策略设备分配流程I/O进程控制I/O控制的功能-I/O请求I/O控制的功能-中断I/O控制的实现I/O进程的三种方式输入/输出系统小结