第6章设备管理.ppt

第五章 设 备 管 理 用户层进程I/O 设备驱动 及中断处理 硬件 设备驱动 及中断处理 设备驱动 及中断处理 …… 硬件 硬件 …… 文件接口 网络管理TCP接口 块设备管理 （系统调用） 设备无关的I/O 流设备管理 网络通信IP 流设备接口 字符 2. 设备和CPU之间的接口 补充：I／O设备一般由机械和电子两部分组成 （1）物理设备： 机械部分是设备本身 （2）设备控制器：操作系统只与控制器打交道 电子部分叫做设备控制器或适配器?? 完成设备与主机间的连接和通信?? 通过若干接口寄存器或接口缓冲区与CPU通信 2. 设备与控制器之间的接口 图 6-3 设备与控制器间的接口 1. 设备控制器的基本功能 接收和识别命令 2) 数据交换 3) 标识和报告设备的状态 4) 地址识别 5) 数据缓冲 6) 差错控制 网络管理 6.2.2 设备控制器 流设备接口 6.2.3 内存映像I/O（端口寄存器编址）-----怎样标识接口寄存器？ 设备接口复杂繁琐,接口电路中：有多个寄存器。 怎样标识这些接口寄存器那? 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。 端口寄存器编址方法，怎样编址，主要有两种形式： 内存映像编址（内存映像I/O模式） I/O独立编址（I/O专用指令） 存储映像编址 分配给系统中所有端口的地址空间与内存的地址空间统一编址 主机把I/O端口看作一个存储单元，对I/O的读写操作等同于对存储器的操作： 凡是可对存储器操作的指令都可对I/O端口操作,??不需要专门的I/O指令 I/O独立编址 分配给系统中所有端口的地址空间是完全独立的，与内存的地址空间没有关系 主机使用专门的I/O指令对端口进行操作 程序设计时，易于区分是对内存操作还是对I/O端口操作 缺点：对I/O端口操作指令少，操作不灵活 例子：8086/8088，分配给I/O端口的地址空间64K，0000H~0FFFFH，只能用IN和OUT指令对其进行读写操作 补充总结： CPU控制通信I/O设备，是通过控制通信I/O的电子部分—控制器来实现的。 CPU怎么控制通信 控制器？ CPU是通过 对控制器中的寄存器组进行读写实现。（CPU可以直接访问寄存器） 寄存器组：控制寄存器、数据（缓冲）寄存器、状态寄存器。 怎么对它们读写，需要标示和访问方式： 独立编址、专门指令 内存影像统一编址、统一内存指令 I/O通道(I/O Channel)设备的引入 实际上，I/O通道是一种特殊的处理机。它具有执行I/O指令的能力，并通过执行通道(I/O)程序来控制I/O操作。但I/O通道又与一般的处理机不同，主要表现在以下两个方面： 一是其指令类型单一，这是由于通道硬件比较简单， 其所能执行的命令，主要局限于与I/O操作有关的指令； 再就是通道没有自己的内存，通道所执行的通道程序是放在主机的内存中的， 换言之，是通道与CPU共享内存。 6.3 中断机构和中断处理程序 中断：如果外部设备或计算机内部可能发来亟需处理的数据或其他紧急事件处理信号，这就需要处理机暂停正在执行的程序，转去处理相应的紧急事件，待处理完毕后再返回原处继续执行，这一过程称为中断。 中断是多道程序实现的基础，也是设备管理的基础。 6.3.2 中断处理程序 中断处理的步骤： 测定是否有未响应的中断信号。外部设备（中断源） 发给CPU中断信号，中断信号置中断寄存器中对应的中断位为1；当前指令执行完时扫描中断寄存器，“询问”是否有中断信号。若无中断信号，继续执行后续指令。 保护被中断进程的CPU环境。 转入相应的设备处理程序。通过中断序号（中断位）在中断向量表中找到对应的中断向量，获得中断处理程序入口地址，转入中断处理程序 中断处理。举例，访问磁盘 恢复现场并退出中断 中断处理流程 6.4 设备驱动程序 6.4.1设备驱动程序概述 （功能/特点） 1.接收与设备无关的软件发来的命令和参数，实现设备无关的的软件与设备控制器之间通信与转换的程序。驱动程序与设备控制器的硬件紧密相连。 2.检查用户I/O请求的合法性，了解I/O设备的状态。 3.发出I/O命令。 4.及时响应由设备控制器发来的中断请求，调用相应的中断处理程序进行处理。 6.4.2 设备驱动程序的处理过程 主要任务：启动指定设备，完成上层指定定的I/O工作，向控制器中的命令寄存器传送相应的控制命令。 将抽象要求转换为具体要求。驱动程序了解设备 对服务请求进行较校验。是否合理请求 检查设备状态 传输必要的参数 启动I/O设备 6.4.3 I/O控制方式  I/O控制方式：怎样和设备通信 控制设备与主机（内存或CPU）之间的数据传