操作系统课件(第六章).ppt.ppt

1、操作系统Operating Systems 操作系统课程组南京邮电大学WINDOWSWINDOWSUNIXUNIXLINUXLINUXOS2OS2VxWorksVxWorksMac OSMac OS教材：教材：教材：教材：操作系统教程操作系统教程操作系统教程操作系统教程，人民邮电出版社，人民邮电出版社，人民邮电出版社，人民邮电出版社，20092009年出版年出版年出版年出版第6章 设备管理设备管理是指操作系统对计算机系统中除设备管理是指操作系统对计算机系统中除CPU和内存以外的设备的管理。和内存以外的设备的管理。设备管理的主要任务是完成用户提出的输设备管理的主要任务是完成用户提出的输入输出请求

2、，提高输入输出的速率，以及入输出请求，提高输入输出的速率，以及改善输入输出设备的利用率。改善输入输出设备的利用率。第6章 设备管理设备管理的主要功能有：缓冲区管理、设设备管理的主要功能有：缓冲区管理、设备分配、设备处理、虚拟设备以及设备的备分配、设备处理、虚拟设备以及设备的独立性。独立性。设备不但种类繁多，而且它们的特性和操设备不但种类繁多，而且它们的特性和操作方式相差很大，因此，设备管理是操作作方式相差很大，因此，设备管理是操作系统资源管理中最为复杂、最多样化，且系统资源管理中最为复杂、最多样化，且与硬件密切相关的部分。与硬件密切相关的部分。第6章 设备管理 6.1 设备管理的概念设备管理的

3、概念6.2 I/O控制方式控制方式6.3 缓冲技术缓冲技术6.4 驱动调度技术驱动调度技术6.5 设备分配设备分配6.6 虚拟设备虚拟设备6.7 Linux设备管理设备管理6.1 设备管理的概念6.1.1 设备的分类6.1.2 设备管理的功能和任务6.1.1 设备的分类1 1按传输速率分类按传输速率分类按传输速率分类按传输速率分类（1 1）低速设备）低速设备）低速设备）低速设备l l低速设备是指每秒传输几低速设备是指每秒传输几低速设备是指每秒传输几低速设备是指每秒传输几B B几百几百几百几百B B的一类设备。这类的一类设备。这类的一类设备。这类的一类设备。这类设备中典型的如键盘、鼠标器、语音的

4、输入和输出等设备中典型的如键盘、鼠标器、语音的输入和输出等设备中典型的如键盘、鼠标器、语音的输入和输出等设备中典型的如键盘、鼠标器、语音的输入和输出等设备。设备。设备。设备。（2 2）中速设备）中速设备）中速设备）中速设备l l中速设备是指每秒传输几千中速设备是指每秒传输几千中速设备是指每秒传输几千中速设备是指每秒传输几千B B数十千数十千数十千数十千B B的一类设备。的一类设备。的一类设备。的一类设备。这类设备中典型的如行式打印机、激光打印机等设备。这类设备中典型的如行式打印机、激光打印机等设备。这类设备中典型的如行式打印机、激光打印机等设备。这类设备中典型的如行式打印机、激光打印机等设备。

5、（3 3）高速设备）高速设备）高速设备）高速设备l l高速设备是指每秒数传输几百高速设备是指每秒数传输几百高速设备是指每秒数传输几百高速设备是指每秒数传输几百KBKB数十数十数十数十MBMB的设备。的设备。的设备。的设备。这类设备中典型的如磁带机、磁盘机、光盘机等。这类设备中典型的如磁带机、磁盘机、光盘机等。这类设备中典型的如磁带机、磁盘机、光盘机等。这类设备中典型的如磁带机、磁盘机、光盘机等。2 2按信息交换的单位分类按信息交换的单位分类按信息交换的单位分类按信息交换的单位分类（1 1）块设备）块设备）块设备）块设备l l块设备用于存储信息。由于信息的存取是以数据块为块设备用于存储信息。由于

6、信息的存取是以数据块为块设备用于存储信息。由于信息的存取是以数据块为块设备用于存储信息。由于信息的存取是以数据块为单位，故称块设备，它属于有结构设备。块设备的基单位，故称块设备，它属于有结构设备。块设备的基单位，故称块设备，它属于有结构设备。块设备的基单位，故称块设备，它属于有结构设备。块设备的基本特征是可寻址，可随机地读本特征是可寻址，可随机地读本特征是可寻址，可随机地读本特征是可寻址，可随机地读/写任意一块；块设备的写任意一块；块设备的写任意一块；块设备的写任意一块；块设备的另一特征是其输入另一特征是其输入另一特征是其输入另一特征是其输入/输出（输出（输出（输出（I/OI/O）采用）采用）

7、采用）采用DMADMA方式。典型方式。典型方式。典型方式。典型的块设备是磁盘，每个盘块的大小为的块设备是磁盘，每个盘块的大小为的块设备是磁盘，每个盘块的大小为的块设备是磁盘，每个盘块的大小为512B512B4KB4KB。（2 2）字符设备）字符设备）字符设备）字符设备l l字符设备用于数据传输的基本单位是字符，它属于无字符设备用于数据传输的基本单位是字符，它属于无字符设备用于数据传输的基本单位是字符，它属于无字符设备用于数据传输的基本单位是字符，它属于无结构设备。其基本特征是不可寻址，即不能指定输入结构设备。其基本特征是不可寻址，即不能指定输入结构设备。其基本特征是不可寻址，即不能指定输入结构

8、设备。其基本特征是不可寻址，即不能指定输入时的源地址及输出时的目标地址。此外，字符设备在时的源地址及输出时的目标地址。此外，字符设备在时的源地址及输出时的目标地址。此外，字符设备在时的源地址及输出时的目标地址。此外，字符设备在I/OI/O时常采用中断驱动方式。字符设备的种类较多，如时常采用中断驱动方式。字符设备的种类较多，如时常采用中断驱动方式。字符设备的种类较多，如时常采用中断驱动方式。字符设备的种类较多，如交互式终端、打印机等。交互式终端、打印机等。交互式终端、打印机等。交互式终端、打印机等。3 3从资源分配角度分类从资源分配角度分类从资源分配角度分类从资源分配角度分类（1 1）独占设备）

9、独占设备）独占设备）独占设备l l独占设备是指在一段时间内只允许一个用户（进程）独占设备是指在一段时间内只允许一个用户（进程）独占设备是指在一段时间内只允许一个用户（进程）独占设备是指在一段时间内只允许一个用户（进程）使用的设备。系统一旦把该设备分配给某进程后，便使用的设备。系统一旦把该设备分配给某进程后，便使用的设备。系统一旦把该设备分配给某进程后，便使用的设备。系统一旦把该设备分配给某进程后，便让它独占使用，直至用完释放。应当注意，独占设备让它独占使用，直至用完释放。应当注意，独占设备让它独占使用，直至用完释放。应当注意，独占设备让它独占使用，直至用完释放。应当注意，独占设备的分配可能会引

10、起进程死锁。的分配可能会引起进程死锁。的分配可能会引起进程死锁。的分配可能会引起进程死锁。（2 2）共享设备）共享设备）共享设备）共享设备l l共享设备是指在一段时间内允许多个进程同时访问的共享设备是指在一段时间内允许多个进程同时访问的共享设备是指在一段时间内允许多个进程同时访问的共享设备是指在一段时间内允许多个进程同时访问的设备。典型的共享设备是磁盘。共享设备不仅能获得设备。典型的共享设备是磁盘。共享设备不仅能获得设备。典型的共享设备是磁盘。共享设备不仅能获得设备。典型的共享设备是磁盘。共享设备不仅能获得良好的设备利用率，而且是实现文件和数据共享的物良好的设备利用率，而且是实现文件和数据共享

11、的物良好的设备利用率，而且是实现文件和数据共享的物良好的设备利用率，而且是实现文件和数据共享的物质基础。质基础。质基础。质基础。（3 3）虚拟设备）虚拟设备）虚拟设备）虚拟设备l l虚拟设备是指通过某种技术将一台独占设备变换为能虚拟设备是指通过某种技术将一台独占设备变换为能虚拟设备是指通过某种技术将一台独占设备变换为能虚拟设备是指通过某种技术将一台独占设备变换为能供若干个用户共享的设备，因此可将它同时分配给多供若干个用户共享的设备，因此可将它同时分配给多供若干个用户共享的设备，因此可将它同时分配给多供若干个用户共享的设备，因此可将它同时分配给多个用户，从而提高设备的利用率。个用户，从而提高设备

12、的利用率。个用户，从而提高设备的利用率。个用户，从而提高设备的利用率。6.1.2 设备管理的功能和任务为此，设备管理通常应具有以下功能。为此，设备管理通常应具有以下功能。为此，设备管理通常应具有以下功能。为此，设备管理通常应具有以下功能。提高系统的利用率的关键之一是实现设备的并行性。提高系统的利用率的关键之一是实现设备的并行性。提高系统的利用率的关键之一是实现设备的并行性。提高系统的利用率的关键之一是实现设备的并行性。为了提高设备的利用率，在进行设备分配时系统通常采为了提高设备的利用率，在进行设备分配时系统通常采为了提高设备的利用率，在进行设备分配时系统通常采为了提高设备的利用率，在进行设备分

13、配时系统通常采用动态分配方式。对于独占设备往往采用虚拟技术将其改用动态分配方式。对于独占设备往往采用虚拟技术将其改用动态分配方式。对于独占设备往往采用虚拟技术将其改用动态分配方式。对于独占设备往往采用虚拟技术将其改造为共享设备，从而对该设备可以进行动态分配，也不会造为共享设备，从而对该设备可以进行动态分配，也不会造为共享设备，从而对该设备可以进行动态分配，也不会造为共享设备，从而对该设备可以进行动态分配，也不会导致死锁。导致死锁。导致死锁。导致死锁。设备的速率相对设备的速率相对设备的速率相对设备的速率相对CPUCPU而言要慢得多。为了平滑两者之而言要慢得多。为了平滑两者之而言要慢得多。为了平滑

14、两者之而言要慢得多。为了平滑两者之间的差异，提高系统的效率，在设备管理中采用多种缓冲间的差异，提高系统的效率，在设备管理中采用多种缓冲间的差异，提高系统的效率，在设备管理中采用多种缓冲间的差异，提高系统的效率，在设备管理中采用多种缓冲技术。技术。技术。技术。设备管理还要方便用户的使用。设备管理通过屏蔽设备设备管理还要方便用户的使用。设备管理通过屏蔽设备设备管理还要方便用户的使用。设备管理通过屏蔽设备设备管理还要方便用户的使用。设备管理通过屏蔽设备的物理特性，从而实现设备的独立性。的物理特性，从而实现设备的独立性。的物理特性，从而实现设备的独立性。的物理特性，从而实现设备的独立性。6.2 I/O

15、控制方式控制方式6.2.1 程序直接查询控制方式程序直接查询控制方式6.2.2 中断方式中断方式6.2.3 DMA方式方式6.2.4 通道方式通道方式 I/O控制方式发展过程中贯穿着这样的宗旨，控制方式发展过程中贯穿着这样的宗旨，即尽量减少主机对外设的干预，把主机从即尽量减少主机对外设的干预，把主机从繁杂的繁杂的I/O控制中解脱出来，以便有更多的控制中解脱出来，以便有更多的时间进行输出处理。时间进行输出处理。6.2.1 程序直接查询控制方式程序直接查询控制方式程序直接查询方式又称程序直接控制方式或者询程序直接查询方式又称程序直接控制方式或者询程序直接查询方式又称程序直接控制方式或者询程序直接查

16、询方式又称程序直接控制方式或者询问方式。在这种方式下，用户进程直接控制主机问方式。在这种方式下，用户进程直接控制主机问方式。在这种方式下，用户进程直接控制主机问方式。在这种方式下，用户进程直接控制主机和外围设备之间的数据传输。用户进程与外围设和外围设备之间的数据传输。用户进程与外围设和外围设备之间的数据传输。用户进程与外围设和外围设备之间的数据传输。用户进程与外围设备读取数据时，主机向设备控制器发出读指令后备读取数据时，主机向设备控制器发出读指令后备读取数据时，主机向设备控制器发出读指令后备读取数据时，主机向设备控制器发出读指令后进入测试等待状态。在等待时间内，主机重复查进入测试等待状态。在等待时间内，主机重复查进入测试等待状态。在等待时间内，主机重复查进入测试等待状态。在等待时间内，主机重复查询外设的准备状态直至外设准备就绪。外设就绪，询外设的准备状态直至外设准备就绪。外设就绪，询外设的准备状态直至外设准备就绪。外设就绪，询外设的准备状态直至外设准备就绪。外设就绪，数据传送开始，主机从设备控制器读取一个字，数据传送开始，主机从设备控制器读取一个字，数据传送开始，主机从设备控制器读取一