计算机操作系统课件(第四版)第6章ppt.ppt

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1、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第六章第六章设备管理设备管理第一节第一节I/O系统的功能、模型和接口系统的功能、模型和接口第二节第二节I/O设备和控制方式设备和控制方式第三节第三节中断机构和中断处理程序中断机构和中断处理程序第四节第四节设备驱动程序设备驱动程序第五节第五节与设备无关的与设备无关的IO软件软件第六节第六节用户层的用户层的IO软件软件第七节第七节缓冲区管理缓冲区管理第八节第八节磁盘存储器的性能和调度磁

2、盘存储器的性能和调度2023/1/201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6.1I/O系统的功能、模型和接口系统的功能、模型和接口I/O系统的功能系统的功能I/O系统的层次结构和模型系统的层次结构和模型I/O系统的接口系统的接口I/O系统管理的对象系统管理的对象I/O设备和相应的设备和相应的设备管理器。设备管理器。任务任务完成用户提出的完成用户提出的I/O请求，提高请求，提高I/O速率，提高设备利用率。速率，提高设

3、备利用率。2023/1/202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6.1.1、I/O系统的基本功能系统的基本功能1、隐藏物理设备的细节、隐藏物理设备的细节I/O设备类型多，差异大。利用设备控制器（硬件）设备类型多，差异大。利用设备控制器（硬件）进行控制。隐藏物理设备的使用细节。进行控制。隐藏物理设备的使用细节。2、与设备的无关性、与设备的无关性用户仅提供逻辑设备名来使用设备；即插即用功能。用户仅提供逻辑设备名来使用设

4、备；即插即用功能。3、提高处理机和、提高处理机和I/O设备的利用率设备的利用率设备之间、设备与处理机之间均可并行操作。要求设备之间、设备与处理机之间均可并行操作。要求CPU快速响应快速响应I/O请求，减少对设备运行的干预时间。请求，减少对设备运行的干预时间。2023/1/203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、对、对I/O设备进行控制设备进行控制即驱动程序的功能。具体控制方式与设备的传输速即驱动程序的功能。具体

5、控制方式与设备的传输速率和传输数据单位有关。率和传输数据单位有关。5、确保对设备的正确共享、确保对设备的正确共享以共享属性来分类，分为独占设备、共享设备。以共享属性来分类，分为独占设备、共享设备。6、错误处理、错误处理设备包括机械和电气部分，易出错和故障。临时性设备包括机械和电气部分，易出错和故障。临时性错误（重试）、持久性错误（向上层报告）错误（重试）、持久性错误（向上层报告）2023/1/204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

6、一种得分类型的系统6.1.2、I/O系统的层次和模型系统的层次和模型I/O软件向下与硬件相关，向上与文件系统、虚拟软件向下与硬件相关，向上与文件系统、虚拟存储、用户直接交换，都需要存储、用户直接交换，都需要I/O系统来实现系统来实现I/O操操作。目前均为层次式作。目前均为层次式I/O系统设计，单向调用。系统设计，单向调用。1、I/O软件的层次软件的层次四层四层1）用户层软件：实现与用户交互的接口）用户层软件：实现与用户交互的接口2）设备独立性软件：）设备独立性软件：3）设备驱动程序：实现系统对设备发出指令）设备驱动程序：实现系统对设备发出指令4）中断处理程序）中断处理程序2023/1/205篮

7、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产生产生I/O请求、格式化请求、格式化I/O等等映射、保护、分块、缓冲、分配映射、保护、分块、缓冲、分配设置设备寄存器、检查设置设备寄存器、检查R状态状态执行执行I/O操作操作保存保存CPU环境、转中断处理程序、恢复中环境、转中断处理程序、恢复中断进程断进程I/O应答应答2023/1/206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

8、得分类型的系统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、I/O系统中各种模块之间的层次试图（图系统中各种模块之间的层次试图（图6.2）1）I/O系统的上、下接口系统的上、下接口（1）I/O系统接口系统接口是是I/O系统与上层系统之间的接口。向上层提供对系统与上层系统之间的接口。向上层提供对设备操作的抽象命令，供高层对设备的使用。设备操作的抽象命令，供高层对设备的使用。OS在用在用户层中提供了与户层中提供了与I/O操作有关的库函数，供用户使用。操作有关的库函数，供用户使用。（2）软件）软件/硬件接口硬件接口在上下两个接口之间则

9、是在上下两个接口之间则是I/O系统。系统。2023/1/207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）I/O系统的分层系统的分层（1）中断处理程序）中断处理程序当有当有I/O设备发来中断请求信号时，中断硬件初步设备发来中断请求信号时，中断硬件初步处理后转中断处理程序。处理后转中断处理程序。（2）设备驱动程序）设备驱动程序是进程和设备控制器之间的通信程序。将上层发是进程和设备控制器之间的通信程序。将上层发来的抽象请求转

10、化为对设备的具体参数和命令，装入来的抽象请求转化为对设备的具体参数和命令，装入控制器中。控制器中。（3）设备独立性软件）设备独立性软件即设备无关性软件。即设备无关性软件。I/O软件独立于具体使用的软件独立于具体使用的物理设备。物理设备。2023/1/208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6.1.3、I/O系统接口系统接口I/O系统与高层之间的接口中，根据设备类型不同，系统与高层之间的接口中，根据设备类型不同，分为

11、块设备接口、流设备接口、网络接口。分为块设备接口、流设备接口、网络接口。1、块设备接口、块设备接口控制磁盘、光盘设备的输入输出控制磁盘、光盘设备的输入输出（1）块设备：磁盘等。可寻址。）块设备：磁盘等。可寻址。DMA控制方式。控制方式。（2）隐藏了磁盘的二维结构。扇区编号）隐藏了磁盘的二维结构。扇区编号0n-1（3）将上层的抽象命令映射为低层操作。如将抽象命）将上层的抽象命令映射为低层操作。如将抽象命令的逻辑块号转化为盘面、磁道、扇区。令的逻辑块号转化为盘面、磁道、扇区。2023/1/209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

12、系统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、流设备接口、流设备接口控制字符设备的输入输出控制字符设备的输入输出（1）字符设备：键盘、打印机等。不可寻址。中断驱）字符设备：键盘、打印机等。不可寻址。中断驱动控制方式。动控制方式。（2）put和和get操作。为字符设备建立一个字符缓冲区。操作。为字符设备建立一个字符缓冲区。（3）in-control指令。统一处理各类字符设备。包含指令。统一处理各类字符设备。包含许多参数，每个参数对应一个具体设备。许多参数，每个参数对应一个具体设备。3、网络通信接口、网络通信接口操作系统需提供相

13、应的网络软件和网络通信接口操作系统需提供相应的网络软件和网络通信接口2023/1/2010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6.2I/O设备和设备控制器设备和设备控制器I/O设备设备设备控制器设备控制器I/O通道通道总线系统总线系统I/O设备有机械部分和电子部分组成。机设备有机械部分和电子部分组成。机械部分即为一般的械部分即为一般的I/O设备，电子部分称为设设备，电子部分称为设备控制器或适配器（控制卡、接口卡、网卡

14、）备控制器或适配器（控制卡、接口卡、网卡）2023/1/2011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、I/O设备的类型设备的类型l按传输速率分类：低速、中速、高速设备按传输速率分类：低速、中速、高速设备l按信息交换单位分类：块设备、字符设备按信息交换单位分类：块设备、字符设备l按设备的共享属性：独占、共享、虚拟设备按设备的共享属性：独占、共享、虚拟设备2、设备与控制器之间的接口、设备与控制器之间的接口l在该接口中，

15、有三种类型的信号线：l数据信号线：用于设备和控制器之间传送数据信号l控制信号线：控制器向设备发送控制信号时的通路l状态信号线：传送指示设备当前状态的信号键盘、鼠标、语言输入输出键盘、鼠标、语言输入输出打印机打印机磁带机、磁盘机、光盘机磁带机、磁盘机、光盘机6.2.1、I/O设备设备2023/1/2012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些设备会有机械和电子两部分。电子部分称为一些设备会有机械和电子两部分。电子部分

16、称为设设备控制器备控制器。它是它是CPU和设备之间的接口。和设备之间的接口。基本功能：基本功能：l1、接收和识别命令 在控制器中应具有控制寄存器，用来存放接收的命令和参数，并进行译码设备控制器负责控制一个或多个设备控制器负责控制一个或多个I/O设备，实现设备设备，实现设备和计算机间的数据交换。和计算机间的数据交换。6.2.2、设备控制器、设备控制器2023/1/2013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基本功能（续

17、上）：基本功能（续上）：l2、数据交换寄存器 实现CPU与控制器，控制器与设备间的数据交换l3、标识和报告设备的状态 控制器中的状态寄存器记录设备的状态供CPU了解l4、地址识别地址译码器 每个设备都有一个地址，控制器必须能识别。l5、数据缓冲缓冲器 解决I/O设备与CPU、内存速度不匹配的矛盾l6、差错控制 控制器兼管对由I/O设备传送来的数据进行差错检测2023/1/2014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

18、备控制器的组成：设备控制器的组成：l设备控制器与处理机的接口 共有三类线：数据线、地址线、控制线l设备控制器与设备的接口 每个接口中都存在数据、控制、状态三种信号lI/O逻辑实现对设备的控制 CPU利用它向控制器发送命令；负责对命令译码和地址译码。2023/1/2015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l地址识别地址识别l数据缓冲数据缓冲l差错控制差错控制CPU与控制器接口与控制器接口控制器与设备接口控制器与设备接

19、口数据线数据线地址线地址线控制线控制线数据寄存器数据寄存器控制控制/状态状态寄存器寄存器I/O逻辑逻辑控制器控制器与设备与设备接口接口1控制器控制器与设备与设备接口接口n数据数据状态状态控制控制数据数据状态状态控制控制设备控制器的组成设备控制器的组成2023/1/2016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6.2.3内存映像内存映像I/O1、利用特定的、利用特定的I/O指令指令如，将如，将CPU寄存器的内容存入内存的

20、某个单元（寄存器的内容存入内存的某个单元（k）中：）中：Storecpu-reg,k访问设备：访问设备：io-Storecpu-reg,dev-no,dev-reg缺点：访问内存和访问设备需要两种不同的指令。缺点：访问内存和访问设备需要两种不同的指令。2、内存映像、内存映像I/O不区分内存单元地址和设备控制器的寄存器地址。不区分内存单元地址和设备控制器的寄存器地址。k处于处于0n-1，内存地址；，内存地址；k=n，控制器的寄存器地址。，控制器的寄存器地址。驱动程序将驱动程序将IO命令转化为具体值装入设备控制器的寄命令转化为具体值装入设备控制器的寄存器，可用如下方法完成：存器，可用如下方法完成：

21、2023/1/2017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6.2.4、I/O通道通道通道通道l通道是专门用于处理通道是专门用于处理I/O的处理机，它控制内存和的处理机，它控制内存和外设直接进行数据交换。外设直接进行数据交换。l目的：目的：减轻减轻CPU的负担的负担l工作方式：工作方式：CPU向通道发送向通道发送I/O命令，通道执行通命令，通道执行通道程序，完成道程序，完成I/O后向后向CPU发送中断信号。发送中断信号

22、。通道与一般处理机的不同：通道与一般处理机的不同：l指令类型单一，仅能执行指令类型单一，仅能执行I/O指令。指令。l通道没有自己的内存，通道程序放在主存中。通道没有自己的内存，通道程序放在主存中。2023/1/2018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的类型通道的类型l字节多路通道：是一种按字节交叉方式工作的通道，采用多路分时复用按时间片轮转方式共享主通道。l数组选择通道：独占使用，成组（块）传送；l数组多路通

23、道：2023/1/2019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“瓶颈瓶颈”问题问题l通道资源有限，系统需要同时启动的设备可能较多通道资源有限，系统需要同时启动的设备可能较多存储器存储器通道通道1通道通道2控制器控制器1控制器控制器2I/O设备设备1I/O设备设备2I/O设备设备3I/O设备设备4CPU2023/1/2020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

24、分类型的系统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“瓶颈瓶颈”问题问题l解决方法：增加设备到主机间的解决方法：增加设备到主机间的通路通路。存储器存储器通道通道1通道通道2控制器控制器1控制器控制器2I/O设备设备1I/O设备设备2I/O设备设备3I/O设备设备4CPU2023/1/2021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6.3中断机构和中断处理

25、程序中断机构和中断处理程序中断是多道程序实现的基础（进程切换），也是中断是多道程序实现的基础（进程切换），也是设备管理的基础（处理机和外设并行执行）。中断设备管理的基础（处理机和外设并行执行）。中断是是IO系统最低一层，是整个系统最低一层，是整个IO系统的基础。系统的基础。1、中断和陷入、中断和陷入（1）中断）中断CPU对对IO设备发来的中断信号的一种响设备发来的中断信号的一种响应。中断是由外部设备引起，也称为外中断。应。中断是由外部设备引起，也称为外中断。（2）陷入）陷入由由CPU内部事件引起的中断。如溢出、内部事件引起的中断。如溢出、非法指令、地址越界、电源故障等。也称为内中断。非法指令、

26、地址越界、电源故障等。也称为内中断。6.3.1中断简介中断简介2023/1/2022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、中断向量表和中断优先级、中断向量表和中断优先级1）中断向量表）中断向量表为每种设备配以相应的中断处理程序，把该程序的为每种设备配以相应的中断处理程序，把该程序的入口地址放在中断向量表的一个表项中，并规定一个中入口地址放在中断向量表的一个表项中，并规定一个中断号用于设备的中断请求。断号用于设备的中

27、断请求。2）中断优先级）中断优先级系统中有多个中断信号源，系统为他们规定不同的系统中有多个中断信号源，系统为他们规定不同的优先级。如：键盘优先级。如：键盘打印机打印机盘面、磁道号、扇区号）盘面、磁道号、扇区号）l检查用户检查用户I/O请求的合法性，了解设备状态，传递或请求的合法性，了解设备状态，传递或设置参数设置参数l发出发出I/O命令，启动设备，或挂在相应的设备队列上命令，启动设备，或挂在相应的设备队列上l及时及时响应响应由控制器或通道发来的由控制器或通道发来的中断请求，中断请求，根据中根据中断类型调用相应的中断处理程序进行处理。断类型调用相应的中断处理程序进行处理。6.4.1设备驱动程序概

28、述设备驱动程序概述2023/1/2029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、设备处理方式、设备处理方式l为每一类设备设置一个进程，专门用于执行该类设为每一类设备设置一个进程，专门用于执行该类设备的备的I/O操作。操作。l在整个系统中设置一个在整个系统中设置一个I/O进程，专门用于执行系统进程，专门用于执行系统中所有各类设备的中所有各类设备的I/O操作。操作。l不设置专门的设备处理进程，只为各类设备设置相不设置专门

29、的设备处理进程，只为各类设备设置相应的设备驱动程序，供用户进程或系统进程调用。应的设备驱动程序，供用户进程或系统进程调用。（较多采用）（较多采用）2023/1/2030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、设备驱动程序的特点、设备驱动程序的特点l驱动程序主要是指在请求驱动程序主要是指在请求I/O的进程与设备控制器的进程与设备控制器之间的一个通信和转换程序。之间的一个通信和转换程序。l驱动程序与设备控制器和驱动程序与

30、设备控制器和I/O设备的硬件特性紧密设备的硬件特性紧密相关，因而对不同类型的设备应配置不同的驱动程相关，因而对不同类型的设备应配置不同的驱动程序。序。l驱动程序与驱动程序与I/O设备所采用的设备所采用的I/O控制方式紧密相关。控制方式紧密相关。（中断驱动、（中断驱动、DMA方式）方式）l其中一部分必须用汇编语言书写，固化在其中一部分必须用汇编语言书写，固化在ROM中。中。l驱动程序应允许可重入。驱动程序应允许可重入。2023/1/2031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

31、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将抽象要求转换为具体要求将抽象要求转换为具体要求检查检查I/O请求的合法性请求的合法性读出和检查设备的状态读出和检查设备的状态传送必要的参数（磁盘在读写前，要传递参数至传送必要的参数（磁盘在读写前，要传递参数至控制器的寄存器中）控制器的寄存器中）启动启动I/O设备设备设备驱动程序的主要任务是启动指定设备。设备驱动程序的主要任务是启动指定设备。具体具体的处理过程如下：的处理过程如下：6.4.2设备驱动程序的处理过程设备驱动程序的处理过程2023/1/2032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

32、分系统是一种得分类型的系统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、设备驱动程序的功能、设备驱动程序的功能l接收由设备独立性软件发来的命令和参数，转换为接收由设备独立性软件发来的命令和参数，转换为具体要求。（盘块号具体要求。（盘块号-盘面、磁道号、扇区号）盘面、磁道号、扇区号）l检查用户检查用户I/O请求的合法性，了解设备状态，传递或请求的合法性，了解设备状态，传递或设置参数设置参数l发出发出I/O命令，启动设备，或挂在相应的设备队列上命令，启动设备，或挂在相应的设备队列上l及时及时响应响应由控制器或通道发来的由控制器或通道

33、发来的中断请求，中断请求，根据中根据中断类型调用相应的中断处理程序进行处理。断类型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设备驱动程序的处理过程2023/1/2033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6.4.3对对I/O设备的控制方式设备的控制方式使用轮询的可编程使用轮询的可编程I/O方式方式使用中断的可编程使用中断的可编程I/O方式方式直接存储器访问（直接存储器访问（DMA）方式）方式I/

34、O通道控制方式通道控制方式前两种是以前两种是以字节为单位字节为单位进行数据传递，后两种是以进行数据传递，后两种是以数数据块为单位据块为单位进行数据传递。进行数据传递。2023/1/2034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、使用轮询的可编程、使用轮询的可编程I/O方式方式忙忙等待方式等待方式lCPU向控制器发指令，启动向控制器发指令，启动I/O设备输入数据时，设备输入数据时，同时把状态寄存器中的状态标志同时把状态

35、寄存器中的状态标志busy置置1；l然后不断地循环测试然后不断地循环测试busy。l如果如果busy=1，说明，说明I/O设备忙，设备忙，CPU再进行下一再进行下一轮检测；轮检测；l如果如果busy=0，说明，说明I/O操作结束，操作结束，CPU执行下一执行下一条指令。条指令。2023/1/2035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、使用中断的可编程、使用中断的可编程I/O方式方式中断驱动中断驱动I/O过程过程l

36、启动：由启动：由CPU根据进程的根据进程的I/O请求，向设备控制器请求，向设备控制器发出一条发出一条I/O命令；此后命令；此后CPU继续执行其它进程，继续执行其它进程，即即CPU与外设并行工作。与外设并行工作。lI/O设备完成操作后，由控制器通过控制线向设备完成操作后，由控制器通过控制线向CPU发送一中断信号，由发送一中断信号，由CPU检查检查I/O操作是否正确，操作是否正确，优点优点系统效率高：系统效率高：并行工作、用极少的时间处理并行工作、用极少的时间处理中断中断缺点：缺点：设备与设备与CPU之间的数据交换仍以之间的数据交换仍以字（节）字（节）为单为单位。位。2023/1/2036篮球比赛

37、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、直接存储器访问（、直接存储器访问（DMA）方式）方式1、DMA（DirectMemoryAccess）控制方式的引入）控制方式的引入l适应一次传送大量数据的应用要求；适应一次传送大量数据的应用要求；l尽量减少尽量减少CPU对高速外设的干预；对高速外设的干预；该方式的该方式的特点特点：l数据传输的基本单位是数据块。数据传输的基本单位是数据块。l所传送的数据是从设备直接送入内存，或者相反所

38、传送的数据是从设备直接送入内存，或者相反l仅在传送一个数据块的开始和结束时，才需要仅在传送一个数据块的开始和结束时，才需要CPU干预，整块数据的传送是在控制器的控制下完成的干预，整块数据的传送是在控制器的控制下完成的2023/1/2037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、DMA控制器的组成控制器的组成l命令命令/状态寄存器状态寄存器CRl内存地址寄存器内存地址寄存器MARl数据寄存器数据寄存器DR:暂存从设备到

39、内存的数据，或反之暂存从设备到内存的数据，或反之l数据计数器数据计数器DC:存放本次存放本次CPU要读或写的字要读或写的字(节节)数数CPU内存内存主机控制器接口主机控制器接口DRMARDCCRI/O控制控制逻辑逻辑控制器与块设备接口控制器与块设备接口DMA控制器控制器系统总线系统总线命令命令count2023/1/2038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、DMA工作过程工作过程（以磁盘数据读入为例）（以磁盘数

40、据读入为例）lCPU向磁盘控制器发送向磁盘控制器发送:读命令到读命令到CR中、内存的目标中、内存的目标起址到起址到MAR中、数据字节数到中、数据字节数到DC中、磁盘中的源地中、磁盘中的源地址到控制器的控制逻辑上；址到控制器的控制逻辑上；l启动启动DMA控制器进行数据传送。此后，控制器进行数据传送。此后，CPU可以执可以执行其它任务；行其它任务；lDMA控制器按照命令传送数据：先从磁盘读入一个控制器按照命令传送数据：先从磁盘读入一个字节的数据送入字节的数据送入DR后，再传送到内存中。后，再传送到内存中。l修改并检查修改并检查DC中的数值：若中的数值：若DC中的值不为中的值不为0，则继，则继续传送

41、下一个字节；为续传送下一个字节；为0，则发出一个中断请求。，则发出一个中断请求。2023/1/2039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、I/O通道控制方式通道控制方式1、I/O通道控制方式的引入通道控制方式的引入l进一步减少进一步减少CPU对对I/O操作的干预；操作的干预；l以多个块为单位进行数据传送；以多个块为单位进行数据传送；l一次传送多组数据到多个不同的内存区域。一次传送多组数据到多个不同的内存区域。2、

42、通道程序、通道程序l通道是通过执行通道程序，并与设备控制器共同通道是通过执行通道程序，并与设备控制器共同实现对实现对I/O设备的控制的。设备的控制的。l通道程序由一系列通道指令（通道命令）构成。通道程序由一系列通道指令（通道命令）构成。2023/1/2040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每条指令都包含以下信息：每条指令都包含以下信息：1、操作码操作码指令执行的操作：读指令执行的操作：读/写写2、内存地址内存地址

43、字符送入字符送入/取出内存的首址取出内存的首址3、计数计数表示本条指令所要读表示本条指令所要读/写数据的字节数写数据的字节数4、通道程序结束位通道程序结束位PP=1表示本条指令是最后一条表示本条指令是最后一条5、记录结束标志位记录结束标志位RR=1表示这是处理某记录的最表示这是处理某记录的最后一条指令后一条指令2023/1/2041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下列通道程序的功能：下列通道程序的功能：将内存中不

44、同地址的数据，写成多个记录。将内存中不同地址的数据，写成多个记录。2023/1/2042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6.5与设备无关的与设备无关的I/O软件软件设备独立性（设备无关性）的设备独立性（设备无关性）的含义：含义：应用程序中所用的设备，不局限于使用某个具体的物应用程序中所用的设备，不局限于使用某个具体的物理设备。理设备。与设备无关的与设备无关的I/O软件（设备独立性软件）含义：软件（设备独立性软件）

45、含义：在设备驱动程序之上设置一层软件，以实现设备独立在设备驱动程序之上设置一层软件，以实现设备独立性。性。2023/1/2043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、以物理设备名使用设备、以物理设备名使用设备应用程序中所用的设备与系统中的物理设备直接相关。应用程序中所用的设备与系统中的物理设备直接相关。问题：不灵活，给用户带来不便。问题：不灵活，给用户带来不便。2、引入了逻辑设备名、引入了逻辑设备名逻辑设备是抽象的

46、设备名，如逻辑设备是抽象的设备名，如/dev/printer，并不指定，并不指定哪一台打印机。好处：系统设备分配灵活。哪一台打印机。好处：系统设备分配灵活。可实现可实现I/O重定向。即：用于重定向。即：用于IO操作的设备可更换，操作的设备可更换，而不必改变应用程序。而不必改变应用程序。如修改逻辑设备表：终端如修改逻辑设备表：终端-打印机打印机6.5.1与设备无关软件的基本概念与设备无关软件的基本概念2023/1/2044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

47、球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统为为了了实实现现逻逻辑辑设设备备名名到到物物理理设设备备名名的的映映射射，系系统统必必须须设设置置一一张张逻逻辑辑设设备备表表LUTLUT（Logical Logical Unit Unit TableTable），能能够够将将应应用用程程序序中中所所使使用用的的逻逻辑辑设设备备名名映映射射为为物物理理设设备备名，并提供该设备驱动程序的入口地址。名，并提供该设备驱动程序的入口地址。3、逻辑设备名到物理设备名的映射、逻辑设备名到物理设备名的映射l逻辑设备表逻辑设备表2023/1/2045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

48、比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统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）单单用用户户系系统统中中，在在整整个个系系统统中中设设置置一一张张LUTLUT，不不允许有相同的逻辑设备名允许有相同的逻辑设备名（2 2）多多用用户户系系统统中中，为为每每个个用用户户设设置置一一张张LUTLUT，用用户户登录时，建立登录时，建立LUTLUT并放入进程的并放入进程的PCBPCB中。中。2、逻辑设备表的设置问题、逻辑设备表的设置问题2023/1/2046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

49、的计时计分系统是一种得分类型的系统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6.5.2与设备无关的软件与设备无关的软件设备无关的软件是设备无关的软件是I/O系统的最高层软件，包括了执系统的最高层软件，包括了执行所有设备公有操作的软件。具体包括：行所有设备公有操作的软件。具体包括：1、设备驱动程序的统一接口、设备驱动程序的统一接口可以方便添加新设备的驱动程序。可以方便添加新设备的驱动程序。2、缓冲管理、缓冲管理（6.7节）节）3、差错控制、差错控制暂时性错误、永久性错误暂时性错误、永久性错误4、对独占设备的分配与回收、对独占设备的

50、分配与回收对独占设备由系统进行统一的分配和回收处理。对独占设备由系统进行统一的分配和回收处理。5、独立于设备的逻辑数据块、独立于设备的逻辑数据块隐藏不同设备的物理数据块大小的差异，向高层隐藏不同设备的物理数据块大小的差异，向高层软件提供大小统一的逻辑数据块。软件提供大小统一的逻辑数据块。2023/1/2047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、设备分配中的数据结构、设备分配中的数据结构为了实现对为了实现对I/O设