计算机操作系统原理与实例分析课件完整版全.ppt

4.2 计算机I/O子系统的组成 4.2.1 I/O系统的结构 (1) 总线型I/O系统的结构 总线型I/O系统结构 (2) 通道型I/O系统的结构 处理机 内存 I/O通道 I/O通道 I/O通道 I/O设备 I/O设备 I/O设备 I/O设备 I/O设备 系统总线 I/O子系统的通道连接方式 (3) 具有控制器的I/O系统结构 I/O子系统的通道,控制器连接方式 (4) I/O连接的全连通问题 全连通: 即将一个设备与说有的控制器相连,将一个控制器与所有的通道相连. 全连通不可能实现的原因: * 硬件连线过于复杂,设备较多时就无法连线; * 设备,控制器以及通道间相互不兼容,一个控制器只能控制一类设备,一个通道只能驱动一类控制器 4.2.2 I/O系统的结构 (1) 设备的寻址与操作 从处理机的角度看,各种外部设备可以看作是由一组设备寄存器组成的; 常见的设备寄存器由: * 操作方式寄存器; * 命令寄存器; * 数据寄存器; * 状态寄存器. I/O端口地址的编址方式 * 设备寄存器与内存物理存储单元统一 编址; * 独立于内存物理存储地址空间单独为 上述设备寄存器编址. (2) 即插即用 即插即用: 即插上就可以使用,不需要用 户进行其它设置. 即插即用系统需要计算机BIOS,硬件, 设备驱动程序和操作系统软件的相互结合: * 对已安装硬件的自动和动态识别; * 配合操作系统分配/在分配硬件资源; * 加载相应的驱动程序. (3) 设备控制实例 见书上的内容 4.2.3 I/O控制方式 (1) 程序I/O方式 (2) 中断方式 (3) DMA方式 (4) I/O通道方式 I/O通道控制方式的引入 I/O通道方式是DMA方式的发展，它可进一步减少CPU的干预，即把对一个数据块的读(或写)为单位的干预，减少为对一组数据块的读(或写)及有关的控制和管理为单位的干预。 同时，又可实现CPU、通道和I/O设备三者的并行操作，从而更有效地提高整个系统的资源利用率。 例如: 当CPU要完成一组相关的读(或写)操作及有关控制时，只需向I/O通道发送一条I/O指令，以给出其所要执行的通道程序的首址和要访问的I/O设备，通道接到该指令后，通过执行通道程序便可完成CPU指定的I/O任务。 请求I/O 进程j 进程k 进程j或k 保护进程j现场 组织CCW CCW首址送CAW 发SIO 分析条件码 出错进行相应处理 启动成功进程j等待 选进程k运行 保护进程k现场 分析中断文件 处理I/O中断 选进程运行 产生中断事件 CSW存入主存 通道号,设备号存入 主存特定单元 发I/O中断 判断状态形成条件码 执行CCW 控制设备操作 记录操作状态到CSW 执行 规定 I/O操作 控制器和设备 结束中断 用户程序 中央处理器 操作系统 通道 I/O控制器和设备 通道方式I/O 4.3 设备分类 * 输入/输出型设备与存储型设备 * 块型设备与字符型设备 * 独占型设备与共享型设备 4.4 设备分配 4.4.1 相关数据结构 1. 设备控制表DCT 2. 控制器控制表、 通道控制表和系统设备表 4.4.2 设备无关性 设备无关性: 应用程序独立于具体使用的物理设备。 为了实现设备独立性而引入了逻辑设备和物 理设备这两个概念。 设备无关性的优点: * 提高设备的利用率; * 程序与设备无关. 4.4.3 设备分配算法 (1) 先来先服务 (2) 优先级高者优先服务 4.4.4 独占型设备的分配 独占型设备的特点: 在任意时间段内最多只能有一个进程占有并使用它. 进程使用独占型设备的步骤: (1) 申请设备 1) 根据申请设备的类别查找SDT,找到对应表项; 2) wait