计算机操作系统考研辅导第五章.ppt

计算机操作系统 第五章　设备管理 本章目录 5.1 I/O系统 5.2 I/O控制方式 5.3 缓冲管理 5.4 I/O软件 5.5 设备分配 5.6 磁盘存储器的管理 2009年2个选择题2010年1个综合应用题2011年2个选择题 输入输出管理这一章是非重点。需要注意的地方是五种I/O控制方式和它们之间的对比，SPOOLING技术以及缓冲策略。可能的选择题点包括I/O设备的分类，I/O管理的目标与功能，应用结构，控制方式，I/O调度的相关概念，设备独立性相关的概念和原理，容错技术等。 5.1 I/O系统 1.I/O设备 (1)I/O设备的类型 按设备的使用特性:存储设备和输入/输出设备 按传输速率分类:低速设备、中速设备和高速设备 按信息交换的单位分类：块设备和字符设备。 按设备的共享属性分类：独占设备、共享设备和虚拟设备。 （2）设备与控制器之间的接口：三类信号线 数据信号线、控制信号线和状态信号线 2、设备控制器 （1）设备控制器的基本功能 接收和识别命令、数据交换、标识和报告设备的状态、地址识别、数据缓冲、差错控制。 （2）设备控制器的组成 设备控制器与处理机的接口、设备控制器与设备的接口、I/O逻辑。 3、I/O通道 （1）引入 （2）通道类型：字节多路通道、数组选择通道、数组多路通道。 注意：哪种类型的通道可以连接哪种类型的设备。 （3）瓶颈问题： 4、总线系统 （1）ISA（16位）：80286 连接12台设备，传输速率16MB/S （2）EISA（32位）：连接12台设备，速率32MB/S （3）VESA（32位）：专为486，不能支持Pentium，速率132 （4）PCI（64位）：连接10台，速率512 5.2 I/O控制方式 1、程序I/O方式：以字符为单位 2、中断驱动I/O控制方式：以字符为单位，会造成数据丢失。 中断是指计算机系统内发生了某一急需处理的事件，使得CPU暂时中止当前正在执行的程序而转去执行相应的事件处理程序，待处理完毕后又返回到原来被中断处继续执行。引起中断产生的事件称为中断源。中断源向CPU发出的请求中断处理的信号称为中断请求。而CPU收到中断请求后转向相应事件处理程序的过程称为中断响应。发生中断时，刚执行完的那条指令所在的单元号称为断点，断点的逻辑后继指令的单元号称为恢复点。而现场是指中断的那一时刻能确保程序继续运行的有关信息。中断向量用来存放中断处理程序的入口地址，中断向量中每个中断信号占用连续的两个单元，一个单元用来存放中断处理程序的入口地址，另一个单元用来保存在处理中断时CPU应具有的状态。中断屏蔽是指系统用软件方式有选择地封锁部分中断而允许其余部分中断仍能得到响应。 中断类型 (1)硬件故障中断：因机器发生故障而产生的中断，用以反映硬件故障，以便进入诊断程序。如：电源故障、内存取数据错误等。 (2)输入输出中断：由输入输出设备引起的中断，用以反映通道名外部设备的工作状态。如：设备出错、传输结束等。 (3)外中断。由CPU外部的非通道式装置引起的中断，用以反映外部的要求。如：时钟中断、操作员控制台中断等。 (4)程序性中断。因程序中错误使用指令或数据引起的中断，用以反映程序执行过程中发生的异常情况。如：地址错、非法操作、定点运算溢出等。 (5)访管中断。由于程序执行了访管指令(系统调用)而产生的中断，用以反映用户程序请求操作系统为其完成某项工作。 3、DMA控制方式：以数据块为单位 DMA控制器的组成：CR、MAR、DR、DC DMA工作过程： 4、I/O通道控制方式：以数据块组为单位 通道程序： 输入/输出操作：是指主存与外围设备之间的信息传送操作。单位分别是什么？。 例：试说明I/O控制发展的主要推动因素 解：（1）力图减少CPU对I/O设备的干预，把CPU从繁杂的I/O控制中解脱出来，以充分发挥CPU数据处理的能力。 （2）缓冲CPU的高速性和I/O设备的低速性之间速度不匹配的矛盾，以提高CPU的利用率和系统的吞吐量。 （3）提高CPU和I/O设备操作的并行程序。 5.3 缓冲管理 1、引入： （1）缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。 （2）减少对CPU的中断频率 （3）提高CPU和I/O设备之间的并行性。 实现方式：硬件缓冲区和软件缓冲 根据缓冲区的数目和使用方式，分成以下几种方式： 2、单缓冲：所花时间：max(c,t)+m 3、双缓冲（缓冲对换）:mac(c,t)，如果ct，可使块设备连续输入；如果ct,可使处理机连续计算 4、循环缓冲：CPU速度远快于外设速度。用于特定的I/O进程和计算进程。 （1）