第五章设备管理设备管理介绍内容5.1I/O系统的组成5.1.1I/O系统的结构5.1.1I/O系统的结构5.1.2I/O设备2.按信息交换的单位分类：块设备（BlockDevice）这种设备用于存储信息，在其上信息的组织、安排，都以块为单位进行，在进行存取访问时，也是以块进行计量的。常见的有磁盘、磁带机等。特征:传输速率高;可寻址;DMA方式。字符设备（CharacterDevice）字符设备上的信息，是以字符为单位来组织安排的,这类设备也称为输入/输出型设备.在信息存取调用时,都是以字符为单位来访问的。如键盘、打印机等属于该类型设备。特征:传输速率低;不可寻址;中断驱动方式。3.按设备的共享属性分类独占设备在一段时间内只能有一个（用户）进程使用的设备，属于临界资源，多个进程需互斥访问（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，实质上是多个进程微观上交叉来使用设备，其资源利用率高。典型的设备如硬盘。虚拟设备通过虚拟技术将一台独占设备变换为若干台逻辑设备，供若干进程同时使用。把这种经过虚拟技术处理的设备，称为虚拟设备。5.1.2I/O设备5.1.3设备控制器一、设备控制器的组成大部分控制器由以下三部分组成：1、设备控制器和处理机的接口数据线：与数据寄存器和控制/状态寄存器相连地址线控制线CPU与控制器接口2、设备控制器和设备的接口控制器与设备之间的接口常常是一个低级接口。例如磁盘，可以按每个磁道8扇区，每个扇区512个字节进行格式化。然而，实际从驱动器出来的却是一连串的位流，以一个头标（preamble）开始，然后是一个扇区的4096位（512×8），最后是校验和或错误校验码（Error—C一C：ECC）。头标是在对磁盘格式化时写上的，它包括柱面和扇区数，扇区的大小和类似的一些数据。控制器的任务是把串行的位流转换为字节块，并进行必要的错误修正。首先，控制器按位进行组装，然后存入控制器内部的缓冲区中形成以字节为单位的块。在对块验证检查和并证明无错误时，再将它复制到主存中。3、I/O逻辑在一个设备控制器上，可以连一个或多个设备。相应的，在控制器中就有一个或多个设备接口，一个接口连一台设备，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。控制器中的I/O逻辑用来实现对设备的控制。通过接收CPU发来的命令和地址信息，对所选设备进行控制。二、设备控制器的功能接收和识别命令（控制寄存器）设备控制器将CPU送来的命令写入控制器寄存器中，并进行译码。例如：IBMPC的软盘控制器可接收READ、WRITE、FORMAT、SEEK、RECALIBRATE等15条命令。有些命令还可以带参数，它们被一起送入控制器的寄存器中。数据交换（数据寄存器）设备状态的了解和报告（状态寄存器）地址识别（地址译码器）：系统中的每个设备都有自己的地址段，设备接口电路中有多个寄存器，一个寄存器有唯一的一个地址，每个地址为I/O端口，该地址称为I/O端口地址。设备控制器必须能识别每个设备的地址。5.1.4I/O通道二、通道类型根据信息交换方式的不同，通道分为三种类型：1、字节多路通道：主要连接以字节为单位的低速I/O设备。如打印机，终端。2、数组选择通道：主要连接磁盘，磁带等高速I/O设备3、数组多路通道主要连接高速设备1、字节多路通道在这种通道中，通常含有许多非分配型子通道，其数量从几十个到数百个，每一个子通道连接一台I/O设备。这些子通道按时间片轮转方式共享主通道。字节多路通道以字节为单位传输信息，它可以分时地执行多个通道程序。当一个通道程序控制某台设备传送一个字节后，通道硬件就控制转去执行另一个通道程序，控制另一台设备传送信息。2、数组选择通道选择通道是以成组方式工作的，即每次传送一批数据，故传送速度很高。选择通道在一段时间内只能执行一个通道程序，只允许一台设备进行数据传输。当这台设备数据传输完成后，再选择与通道连接的另一台设备，执行它的相应的通道程序。这种独占性又使得通道利用率很低。3、数组多路通道它结合了选择通道传送速度高和字节多路通道能进行分时并行操作的优点。它先为一台设备执行一条通道指令，然后自动转接，为另一台设备执行一条通道指令。它含有多个非分配型的子通道，既有很高的数据传输率，又能获得令人满意的通道利用率。数组多路通道实际上是对通道程序采用多道程序设计的硬件实现。三、“瓶颈”问题通道执行通道程序，向控制器发出命令，并具有向CPU发中断信号的功能。一旦CPU发出指令，启动通道，则通道独立于CPU工作。但是，由于通道价格贵，通道数量少，往往使之成为I/O的“瓶颈”。单通路连接5.1.4I/O通道多通路连接四、新通道的发展新的通道思