第5章-设备管理ppt课件.ppt

《第5章-设备管理ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第5章-设备管理ppt课件.ppt（100页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程第第5章章 设备管理设备管理 5.1 5.1 概述概述 5.2 I/O5.2 I/O控制控制 5.3 I/O 5.3 I/O软件层次软件层次 5.4 5.4 缓冲管理缓冲管理 5.5 5.5 设备分配设备分配 5.6 5.6 磁盘调度和管理磁盘调度和管理 5.7 Windows5.7 Windows设备管理设备管理本章主要内本章主要内容容兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球

2、比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 控制计算机所有输入/输出设备是操作系统的主要功能之一。在计算机系统中，除了CPU和内存之外，其他的大部分硬件设备称为外部设备。包括常用的输入输出设备、外存设备以及终端设备等。这些设备种类繁多、特性各异、操作时的区别也很大，从而使得操作系统的设备管理变得十分复杂，因此，设备管理是操作系统中最庞杂和琐碎的部分。操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程第第5章章 设备管理设备管理 5.1 5.1 概述概述 5.2 I/O5.2 I/O控

3、制控制 5.3 I/O 5.3 I/O软件层次软件层次 5.4 5.4 缓冲管理缓冲管理 5.5 5.5 设备分配设备分配 5.6 5.6 磁盘调度和管理磁盘调度和管理兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统5.1 概述 5.1.1 5.1.1 设备分类设备分类5.1.2 5.1.2 设备控制器设备控制器5.1.3 5.1.3 设备通道设备通道操作系统原理操作系统原理Pri

4、nciple of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 设备的种类和数量越来越多，结构也越来越复杂，为了管理上的方便，通常按不同的观点，从不同的角度对设备进行分类。1 1、按照信息交换的单位分类：字符设备按照信息交换的单位分类：字符设备(character(character device)device)、块设备、块设备(block device)(block device)2 2、按照输入输出特性分类：输入输出设备、存储按照输入输出特性分类：输入输出设备、存储设备、通信

5、设备设备、通信设备 3 3、按照所属关系分类：系统设备、用户设备、按照所属关系分类：系统设备、用户设备操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 4 4、按照资源分配方式分类：独占设备、共享设、按照资源分配方式分类：独占设备、共享设备、虚拟设备备、虚拟设备 5 5、按照传输速率分类：高速设备、中速设备、按照传输速率分类：高速设备、中速设备、低速设备低速设备操作系统原理操作系统原理Principle of Operating Sys

6、tem 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统5.1 概述 5.1.1 5.1.1 设备分类设备分类5.1.2 5.1.2 设备控制器设备控制器5.1.3 5.1.3 设备通道设备通道操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 一般而言，设备由两大部分组成：物理设备和电子部件，为了达到设计的模块性和通用性，一般将其分开。物理设备物理设备泛指输入输

7、出设备中为执行所规定的操作泛指输入输出设备中为执行所规定的操作必须有的物理装置，包括机械运动、光学变换、物理必须有的物理装置，包括机械运动、光学变换、物理效应以及机电、光电或光机结合的各种有形的设备。效应以及机电、光电或光机结合的各种有形的设备。电子部件电子部件称为设备控制器（称为设备控制器（Device ControllerDevice Controller）或）或适配器（适配器（AdapterAdapter），是和计算机系统直接联系的电子），是和计算机系统直接联系的电子部件，在个人计算机中，它常常是一块可以插入主板部件，在个人计算机中，它常常是一块可以插入主板扩充槽的印刷电路板。扩充槽的印

8、刷电路板。操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统1 1、设备控制器的组成、设备控制器的组成操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2 2、设备控制器的功能、设备控制器的功能 接收和识别接收和识别接收和识别接收和识别CPUCPU或通道发来的命令或通道发来的命令或通

9、道发来的命令或通道发来的命令 实现数据交换实现数据交换实现数据交换实现数据交换 发现和记录设备及自身的状态信息发现和记录设备及自身的状态信息发现和记录设备及自身的状态信息发现和记录设备及自身的状态信息 设备地址识别设备地址识别设备地址识别设备地址识别 数据缓冲数据缓冲数据缓冲数据缓冲 差错控制差错控制差错控制差错控制 操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3 3、设备、控制器和软件之间的关系、设备、控制器和软件之间的关系操作系

10、统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统5.1 概述 5.1.1 5.1.1 设备分类设备分类5.1.2 5.1.2 设备控制器设备控制器5.1.3 5.1.3 设备通道设备通道操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 通道又称输入输出处理器，相当于一台小型的处理机，它

11、接受主机的命令，独立执行通道程序，对外部设备的输入输出操作进行管理和控制，完成主存储器和外围设备之间的成批数据传输。引入通道技术后，输入输出操作过程：中央处理机在执行主程序时遇到输入输出请求，则它启动指定通道上的外围设备，一旦启动成功，通道开始控制外围设备进行操作。这时CPU就可执行其它任务并与通道并行工作，直到输入输出操作完成。当主机委托的I/O任务完成后，通道发出中断信号，请求CPU处理，CPU停止当前工作，转向处理输入输出操作结束事件。操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜

12、负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统1 1、通道与设备的连接、通道与设备的连接 具有通道装置的计算机，主机、通道、控制器和设备具有通道装置的计算机，主机、通道、控制器和设备具有通道装置的计算机，主机、通道、控制器和设备具有通道装置的计算机，主机、通道、控制器和设备之间采用四级连接，实施三级控制。之间采用四级连接，实施三级控制。之间采用四级连接，实施三级控制。之间采用四级连接，实施三级控制。操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是

13、一种得分类型的系统操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2 2、通道的类型、通道的类型 按照信息交换方式和连接设备种类不同，通道按照信息交换方式和连接设备种类不同，通道按照信息交换方式和连接设备种类不同，通道按照信息交换方式和连接设备种类不同，通道可分为三种类型：可分为三种类型：可分为三种类型：可分为三种类型：字节多路通道（字节多路通道（字节多路通道（字节多路通道（Byte Multiplexer ChannelByte Mu

14、ltiplexer Channel）数组选择通道（数组选择通道（数组选择通道（数组选择通道（Blocked Selector ChannelBlocked Selector Channel）数组多路通道（数组多路通道（数组多路通道（数组多路通道（Block Multiplexer ChannelBlock Multiplexer Channel）操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统操作系统原理操作系统原理Principle

15、of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 数组多路通道将数组选择通道传输速度高和字节多路通道能数组多路通道将数组选择通道传输速度高和字节多路通道能使各子通道分时并行操作的优点相结合，形成一种新的通道。它使各子通道分时并行操作的优点相结合，形成一种新的通道。它含有多个非

16、分配型子通道，使得多个通道程序在同一个通道系统含有多个非分配型子通道，使得多个通道程序在同一个通道系统中并行运行，每当执行完一条通道命令，它就转向另一通道程序。中并行运行，每当执行完一条通道命令，它就转向另一通道程序。由于它在任一时刻只能为一台设备作数据传送服务，这类似于选由于它在任一时刻只能为一台设备作数据传送服务，这类似于选择通道；但它不等整个通道程序执行结束就能执行另一设备的择通道；但它不等整个通道程序执行结束就能执行另一设备的通道程序命令，这类似于字节多路通道。通道程序命令，这类似于字节多路通道。数组多路通道的数组多路通道的实质实质是：对通道程序采用多道程序设计技术是：对通道程序采用多

17、道程序设计技术的硬件实现。该通道既具有很高的数据传输速率，又能获得令人的硬件实现。该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，因而广泛地应用于连接高速和中速设备。满意的通道利用率，因而广泛地应用于连接高速和中速设备。操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程第第5章章 设备管理设备管理 5.1 5.1 概述概述 5.2 I/O5.2 I/O控制控制 5.3 I/O5.3 I/O软件层次软件层次 5.4 5.4 缓冲管理缓冲管理 5.5 5.5 设备分配设备分配 5.6 5.6 磁盘调度和管理磁盘调度和管理兰州理工大学计

18、算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 输入输出控制在计算机处理中具有重要的地位，为了有效地实现物理I/O操作，必须通过软、硬件技术，对CPU和I/O设备的职能进行合理分工，以调节系统性能和硬件成本之间的矛盾。随着计算机技术的发展，I/O控制方式逐渐由简到繁，由低级到高级，其主要的发展方向是CPU与外围系统并行工作。按照I/O控制器功能的强弱，以及和CPU之间联系方式的不同，可把I/O

19、设备控制方式分为四类，它们的主要差别在于CPU和外围设备并行工作的方式、并行工作的程度不同。操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统5.2 I/O5.2 I/O控制控制5.2.1 5.2.1 程序直接控制程序直接控制I/OI/O方式方式5.2.2 5.2.2 中断驱动方式中断驱动方式5.2.3 DMA5.2.3 DMA方式方式5.2.4 5.2.4 通道方式通道方式操作系统原理操作系统原理Principle of Operati

20、ng System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 程序直接控制I/O方式（programmed I/O）又称程序查询方式，在尚无中断的早期计算机系统中，输入输出完全由CPU控制。在这种方式下，输入输出指令或询问指令测试一台设备的“忙/闲”标志位，决定主存储器和外围设备是否交换一个字节或一个字。每传送一个字节或一个字，CPU都要循环地执行状态检查。操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负

21、的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统5.2 I/O5.2 I/O控制控制5.2.1 5.2.1 程序直接控制程序直接控制I/OI/O方式方式5.2.2 5.2.2 中断驱动方式中断驱动方式5.2.3 DMA5.2.3 DMA方式方式5.2.4 5.2.4 通道方式通道方式操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球

22、比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 中断技术的引入，是为了消除程序直接控制方式中设备驱动程序不断地轮询控制器状态寄存器的开销，进一步提高系统并行工作的程度。中断技术结合在硬件中实现后，外围设备有了反映其状态的能力，仅当I/O操作正常或异常结束后，由设备控制器“自动地”通知设备驱动程序，这时才中断CPU，实现了一定程度的并行操作，这就叫中断驱动方式（interrupt-driven I/O）。操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间

23、里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统5.2 I/O5.2 I/O控制控制5.2.1 5.2.1 程序直接控制程序直接控制I/OI/O方式方式5.2.2 5.2.2 中断驱动方式中断驱动方式5.2.3 DMA5.2.3 DMA方式方式5.2.4 5.2.4 通道方式通道方式操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System

24、精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 DMA DMA控制方式的引入控制方式的引入：虽然程序中断方式消除了程序查询方式的“忙式”测试，提高了CPU的利用率，但是CPU在响应中断请求后，必须停止现行程序转入中断处理程序并参与数据传输操作。例如，要从键盘输入1KB的数据，就需要中断1024次CPU。如果I/O设备能直接与主存交换数据而不占用CPU，那么CPU的利用率还可提高，这就出现了直接存储器存取(Direct Memory Access，DMA)方式。DMA方式适用于具有DMA控制器的计算机系统。操作系统原理

25、操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统DMADMA控制器至少需要以下逻辑部件：控制器至少需要以下逻辑部件：内存地址寄存器内存地址寄存器 字（节）计数器字（节）计数器 数据缓冲寄存器或数据缓冲区数据缓冲寄存器或数据缓冲区 设备地址寄存器设备地址寄存器 中断机制和控制逻辑中断机制和控制逻辑操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负

26、的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 DMA DMA控制方式的工作原理控制方式的工作原理 操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统DMADMA方式的特点：方式的特点：数据在内存和设备之间直接传送，传送过程中不需要CPU干预。仅在一个数据块传送结束后，DMA控制器才向CPU发送中断请求。数据的传送控制工作完全由DMA控制器完成，速度快，适用于高速设备的数据成组传送。在数据传送过程中，CPU与外设并行工作，提高了系统

27、效率。操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 DMA DMA控制方式的工作模式控制方式的工作模式 许多总线都支持许多总线都支持DMADMA控制器工作的以下两种模式：控制器工作的以下两种模式：字模式也称周期窃取字模式也称周期窃取(cycle stealing)(cycle stealing)：字模式每：字模式每次请求传送一个字，在次请求传送一个字，在DMADMA控制器启动数据传送时，控制器启动数据传送时，它要占用总线。它要占用总

28、线。块模式也称突发模式（块模式也称突发模式（burst modeburst mode）。在该模式）。在该模式下，下，DMADMA控制器占用总线时，命令设备发送一连串数控制器占用总线时，命令设备发送一连串数据予以传送，然后释放总线。据予以传送，然后释放总线。操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统5.2 I/O5.2 I/O控制控制5.2.1 5.2.1 程序直接控制程序直接控制I/OI/O方式方式5.2.2 5.2.2 中断驱动

29、方式中断驱动方式5.2.3 DMA5.2.3 DMA方式方式5.2.4 5.2.4 通道方式通道方式操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 通道方式的引入通道方式的引入 通道方式是通道方式是DMADMA方式的发展，它进一步将方式的发展，它进一步将CPUCPU对对I/OI/O操作及有关管理和控制的干预减少到以多个数据操作及有关管理和控制的干预减少到以多个数据块为单位的干预，通道的出现是现代计算机系统功块为单位的干预，通道的出现是

30、现代计算机系统功能不断完善、性能不断提高的结果。例如，当能不断完善、性能不断提高的结果。例如，当CPUCPU要完成一组相关数据块的读（写）操作时，只需要要完成一组相关数据块的读（写）操作时，只需要向通道发出一条向通道发出一条I/OI/O指令，给出所要执行的通道处理指令，给出所要执行的通道处理程序的地址和要访问的程序的地址和要访问的I/OI/O设备，通道接到该指令后，设备，通道接到该指令后，通过执行通道处理程序便可完成通过执行通道处理程序便可完成CPUCPU指定的指定的I/OI/O任务。任务。操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球

31、比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2 2通道指令通道指令 通道处理程序是由一系列通道指令构成的。通道指令在进通道处理程序是由一系列通道指令构成的。通道指令在进程要求数据时自动生成。通道指令的格式一般有操作码、计数程要求数据时自动生成。通道指令的格式一般有操作码、计数器、内存地址和结束位构成：器、内存地址和结束位构成：操作码：操作码：规定了指令所要执行的操作，如读、写、控制等。规定了指令所要执行的操作，如读、写、控制等。计数器：表示本条指令要读（写）数据的字节数。计数器：表示本条指令要读（写）数据的字节数。内存地址：内存地址：

32、标识数据要送入的内存地址或从内存何处取出数据。标识数据要送入的内存地址或从内存何处取出数据。通道程序结束位通道程序结束位P P：表示通道程序是否结束，表示通道程序是否结束，P=1P=1表示本条指令是通道表示本条指令是通道程序的最后一条指令。程序的最后一条指令。记录结束位记录结束位R R：R=0 R=0 表示本条通道指令与下一条通道指令所处理的数表示本条通道指令与下一条通道指令所处理的数据属于一个记录，据属于一个记录，R=1 R=1 表示该指令处理的数据是最后一条记录表示该指令处理的数据是最后一条记录 操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精

33、品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3 3通道方式处理过程通道方式处理过程 当进程要求设备输入数据时，CPU发出启动指令，并指明要进行的I/O操作、使用设备的设备号和对应的通道。通道接收到CPU发来的启动指令后，把存放在内存的通道处理程序取出，开始执行通道指令。执行一条通道指令，设置对应设备控制器中的控制状态寄存器。操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的

34、系统 设备根据通道指令的要求，把数据送往内存指定区域，如果本指令不是通道处理程序的最后一条指令，取下一条通道指令，并转继续执行；否则执行。通道处理程序执行结束，通道向CPU发中断信号请求CPU做中断处理。CPU接到中断处理信号后进行善后处理，然后返回被中断进程继续执行。操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程第第5章章 设备管理设备管理 5.1 5.1 概述概述 5.2 I/O5.2 I/O控制控制 5.3 I/O5.3 I/O软件层次软件层次 5.4 5.4 缓冲管理缓冲管理 5.5 5.5 设备分配设备分配 5.6 5.6 磁盘调

35、度和管理磁盘调度和管理兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统5.3 I/O5.3 I/O软件层次软件层次5.3.1 I/O5.3.1 I/O软件的目标软件的目标5.3.2 I/O5.3.2 I/O中断处理程序中断处理程序5.3.3 I/O5.3.3 I/O设备驱动程序设备驱动程序5.3.4 5.3.4 与设备无关的与设备无关的I/OI/O软件软件5.3.5 5.3.5 用

36、户空间的用户空间的I/OI/O软件软件操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 I/O软件的总体设计目标是：高效率高效率和通用性通用性。通常，I/O软件设计时主要考虑以下问题：设备无关性(Device Irrespective)、统一命名(Uniform Naming)、出错处理(Error Handling)、同步(Synchronous)、缓冲(Buffering)、独占型外围设备和共享型外围设备。为了合理、高效地解决以上问

37、题，操作系统通常把I/O软件组织成以下四个层次：I/O I/O中断处理程序（底层）中断处理程序（底层）I/O I/O设备驱动程序设备驱动程序 与设备无关的操作系统与设备无关的操作系统I/OI/O软件软件 用户层用户层I/OI/O软件软件操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统5.3 I/O5.3 I/O软件层次软件层次5.3.1 I/O5.3.1 I/O软件的目标软件的目标5.3.2 I/O5.3.2 I/O中断处理程序中断处理

38、程序5.3.3 I/O5.3.3 I/O设备驱动程序设备驱动程序5.3.4 5.3.4 与设备无关的与设备无关的I/OI/O软件软件5.3.5 5.3.5 用户空间的用户空间的I/OI/O软件软件操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 中断处理程序是紧挨硬件的最内层软件，是与硬件设备密切相关的软件。所以中断是应该尽量加以屏蔽的概念，放在操作系统的底层进行处理，以便其余部分尽可能少地与之发生联系。每个进程在启动一个I/O操作后将

39、阻塞，然后等待I/O操作的完成。当I/O操作完成并产生一个中断时，由操作系统接管CPU后转中断处理程序执行，中断处理程序执行相应的处理，并解除相应进程的阻塞状态。操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统5.3 I/O5.3 I/O软件层次软件层次5.3.1 I/O5.3.1 I/O软件的目标软件的目标5.3.2 I/O5.3.2 I/O中断处理程序中断处理程序5.3.3 I/O5.3.3 I/O设备驱动程序设备驱动程序5.3.4

40、 5.3.4 与设备无关的与设备无关的I/OI/O软件软件5.3.5 5.3.5 用户空间的用户空间的I/OI/O软件软件操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 不同设备的控制器中寄存器的个数以及能够识别的命令的性质有着本质的不同，所以每个连接到计算机上的I/O设备都需要某些特定的代码来对其控制，这样的代码称为设备驱动程序（Device Driver），它一般由设备的制造商编写并连同设备一起交付。因为每一个操作系统都需要自己的

41、设备驱动程序，所以设备制造商通常要为不同的操作系统提供驱动程序。设备驱动程序中包括了所有与设备相关的代码，是直接与硬件打交道的模块。操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 设备驱动程序的功能设备驱动程序的功能 设备驱动程序是控制设备动作的核心模块，用来控制设备驱动程序是控制设备动作的核心模块，用来控制设备上的数据传输。一般来说应该有以下功能：设备上的数据传输。一般来说应该有以下功能：接收来自上层的与设备无关软件中的抽象请求，并

42、接收来自上层的与设备无关软件中的抽象请求，并且监督这些请求的执行；且监督这些请求的执行；取出请求队列中的队首请求，将相应设备分配给它；取出请求队列中的队首请求，将相应设备分配给它；向设备控制器发送命令，启动该设备工作，完成指向设备控制器发送命令，启动该设备工作，完成指定定I/OI/O操作；操作；处理来自设备的中断。处理来自设备的中断。对于设置有通道的计算机系统，驱动程序还应该能够对于设置有通道的计算机系统，驱动程序还应该能够根据用户的根据用户的I/OI/O请求，自动构造通道程序。请求，自动构造通道程序。操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程

43、精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 设备驱动程序在系统中的逻辑定位设备驱动程序在系统中的逻辑定位操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 设备驱动程序的特点设备驱动程序的特点 驱动程序的主要作用是实现请求驱动程序的主要作用是实现请求I/OI/O的进的进程与设备控制器之间的通信。程与设备控制器之间的通信。驱动程序与设备的特性密切相关。驱动程序与设备的

44、特性密切相关。驱动程序可以动态地安装或卸载。驱动程序可以动态地安装或卸载。驱动程序与驱动程序与I/OI/O控制方式相关。控制方式相关。驱动程序与硬件密切相关。驱动程序与硬件密切相关。不允许驱动程序使用系统调用不允许驱动程序使用系统调用 操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 设备驱动程序的框架设备驱动程序的框架 设备驱动程序与外界的接口设备驱动程序与外界的接口设备驱动程序与外界的接口设备驱动程序与外界的接口 对设备驱动程序与外

45、界的接口需要进行严格的对设备驱动程序与外界的接口需要进行严格的对设备驱动程序与外界的接口需要进行严格的对设备驱动程序与外界的接口需要进行严格的定义，主要体现在以下三个方面：定义，主要体现在以下三个方面：定义，主要体现在以下三个方面：定义，主要体现在以下三个方面：设备驱动程序与操作系统内核的接口。设备驱动程序与操作系统内核的接口。设备驱动程序与操作系统内核的接口。设备驱动程序与操作系统内核的接口。设备驱动程序与系统引导的接口。设备驱动程序与系统引导的接口。设备驱动程序与系统引导的接口。设备驱动程序与系统引导的接口。设备驱动程序与设备的接口。设备驱动程序与设备的接口。设备驱动程序与设备的接口。设备

46、驱动程序与设备的接口。操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 设备驱动程序的组成 设备驱动程序的注册与注销。设备的打开与释放。设备的读/写操作 设备的控制操作。设备的中断或轮询处理。操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统5.3 I/O5.3 I/O软件层次软件

47、层次5.3.1 I/O5.3.1 I/O软件的目标软件的目标5.3.2 I/O5.3.2 I/O中断处理程序中断处理程序5.3.3 I/O5.3.3 I/O设备驱动程序设备驱动程序5.3.4 5.3.4 与设备无关的与设备无关的I/OI/O软件软件5.3.5 5.3.5 用户空间的用户空间的I/OI/O软件软件操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统设备无关软件一般完成以下的功能：设备无关软件一般完成以下的功能：设备驱动程序的统

48、一接口设备驱动程序的统一接口 设备命名设备命名 设备保护设备保护 提供独立于设备的块大小提供独立于设备的块大小 缓冲区管理缓冲区管理 块设备的存储分配块设备的存储分配 独占型外围设备的分配和释放独占型外围设备的分配和释放操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统5.3 I/O5.3 I/O软件层次软件层次5.3.1 I/O5.3.1 I/O软件的目标软件的目标5.3.2 I/O5.3.2 I/O中断处理程序中断处理程序5.3.3

49、I/O5.3.3 I/O设备驱动程序设备驱动程序5.3.4 5.3.4 与设备无关的与设备无关的I/OI/O软件软件5.3.5 5.3.5 用户空间的用户空间的I/OI/O软件软件操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 尽管大部分I/O软件在操作系统中，但用户空间也有一小部分，通常它们以库函数的形式出现，甚至是在核心外运行的完整程序。例如用户编写的C程序中可以使用标准I/O 库函数，经编译以后，用户程序就和相应的库函数链接在一

50、起了，然后装入内存运行。而库函数代码中要使用系统调用（其中包括I/O系统调用），经过系统调用进入操作系统，为用户提供相应的服务。操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统操作系统原理操作系统原理Principle of Operating System 精品课程精品课程第第5章章 设备管理设备管理 5.1 5.1 概述概述 5.2 I/O5.2 I/O控制控制 5.3 I/O 5.3 I/O软件层次软件层次 5.4 5.4 缓冲管