第五章设备管理5.1I/O系统2)按信息交换的单位分类可将I/O设备分成两类。第一类是块设备(BlockDevice)，这类设备用于存储信息。由于信息的存取总是以数据块为单位，故而得名。它属于有结构设备。典型的块设备是磁盘，每个盘块的大小为512B~4KB。磁盘设备的基本特征是其传输速率较高，通常每秒钟为几兆位；另一特征是可寻址，即对它可随机地读/写任一块；此外，磁盘设备的I/O常采用DMA方式。第二类是字符设备(CharacterDevice)，用于数据的输入和输出。其基本单位是字符，故称为字符设备。3)按设备的共享属性分类这种分类方式可将I/O设备分为如下三类：独占设备。(2)共享设备。(3)虚拟设备。2.设备与控制器之间的接口5.1.2设备控制器2.设备控制器的组成5.1.3I/O通道2.通道类型2)数组选择通道(BlockSelectorChannel)3)数组多路通道(BlockMultiplexorChannel)数组选择通道虽有很高的传输速率，但它却每次只允许一个设备传输数据。数组多路通道是将数组选择通道传输速率高和字节多路通道能使各子通道(设备)分时并行操作的优点相结合而形成的一种新通道。它含有多个非分配型子通道，因而这种通道既具有很高的数据传输速率，又能获得令人满意的通道利用率。也正因此，才使该通道能被广泛地用于连接多台高、中速的外围设备，其数据传送是按数组方式进行的。3.“瓶颈”问题图5-5多通路I/O系统5.1.4总线系统1.ISA和EISA总线1)ISA(IndustryStandardArchitecture)总线这是为了1984年推出的80286型微机而设计的总线结构。其总线的带宽为8位，最高传输速率为2Mb/s。之后不久又推出了16位的(EISA)总线，其最高传输速率为8Mb/s，后又升至16Mb/s，能连接12台设备。2)EISA(ExtendedISA)总线到80年代末期，ISA总线已难于满足带宽和传输速率的要求，于是人们又开发出扩展ISA(EISA)总线，其带宽为32位，总线的传输速率高达32Mb/s，同样可以连接12台外部设备。2.局部总线(LocalBus)5.2I/O控制方式图5-7程序I/O和中断驱动方式的流程5.2.2中断驱动I/O控制方式5.2.3直接存储器访问DMAI/O控制方式2.DMA控制器的组成为了实现在主机与控制器之间成块数据的直接交换，必须在DMA控制器中设置如下四类寄存器：(1)命令/状态寄存器CR。用于接收从CPU发来的I/O命令或有关控制信息，或设备的状态。(2)内存地址寄存器MAR。在输入时，它存放把数据从设备传送到内存的起始目标地址；在输出时，它存放由内存到设备的内存源地址。(3)数据寄存器DR。用于暂存从设备到内存，或从内存到设备的数据。(4)数据计数器DC。存放本次CPU要读或写的字(节)数。3.DMA工作过程5.2.4I/O通道控制方式2.通道程序操作5.3缓冲管理图5-10利用缓冲寄存器实现缓冲5.3.2单缓冲和双缓冲2.双缓冲(DoubleBuffer)图5-13双机通信时缓冲区的设置5.3.3循环缓冲2.循环缓冲区的使用3.进程同步5.3.4缓冲池(BufferPool)2.Getbuf过程和Putbuf过程3.缓冲区的工作方式5.4设备分配2.控制器控制表、通道控制表和系统设备表5.4.2设备分配时应考虑的因素2.设备分配算法3.设备分配中的安全性5.4.3设备独立性在实现了设备独立性的功能后，可带来以下两方面的好处。1)设备分配时的灵活性2)易于实现I/O重定向2.设备独立性软件2)向用户层(或文件层)软件提供统一接口无论何种设备，它们向用户所提供的接口应该是相同的。例如，对各种设备的读操作，在应用程序中都使用read;而对各种设备的写操作，也都使用write。3.逻辑设备名到物理设备名映射的实现5.4.4独占设备的分配程序2.设备分配程序的改进5.4.5SPOOLing技术2.SPOOLing系统的组成3.共享打印机4.SPOOLing系统的特点5.5设备处理(3)发出I/O命令，如果设备空闲，便立即启动I/O设备去完成指定的I/O操作；如果设备处于忙碌状态，则将请求者的请求块挂在设备队列上等待。(4)及时响应由控制器或通道发来的中断请求，并根据其中断类型调用相应的中断处理程序进行处理。(5)对于设置有通道的计算机系统，驱动程序还应能够根据用户的I/O请求，自动地构成通道程序。2.设备处理方式3.设备驱动程序的特点5.5.2设备驱动程序的处理过程图5-20中断现场保护示意图图5-21中断处理流程5.6磁盘存储器管理2.磁盘的类型3.磁盘访问时间2)旋转延迟时间Tτ