【文档说明】操作系统电子教案第六章课件.pptx，共(23)页，183.487 KB，由小橙橙上传

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6.1设备管理概述6.1.1设备分类和标识1.设备分类按照工作特性可把外部设备分为存储设备和输入/输出设备两大类：1)存储设备：外存（后备存储器、辅助存储器）。也叫做面向块的设备，简称块设备。2)输入/输出设备:也称为面向字符的设备，简称字符设备。按照传输速度的快慢可分为低速设备、中速设

备、高速设备；按设备的共享属性，可分为独占设备、共享设备和虚拟设备。2.设备标识系统按某种原则为每台设备分配一个唯一的号码，用作硬件（设备控制器）区分和识别设备的代号，称作设备的绝对号（或绝对地址）。由于在多道程序环境中，用户在编写程序时不能通过设备绝对号来是使用设备，因此，操作系

统为每类设备规定了一个编号。称为设备的类型号。在UNIX系统中，类型号被称为主设备号。该系统中所有块设备的设备名有两部分构成：主设备号和次设备号，前者表示设备类型，后者表示同类设备中的相对序号。设备相对号：用户自己规定的设备序号。6.1

.2设备分类和标识1.缓冲技术的引入凡是数据到达速率和离去速率不同的地方都可设置缓冲区。例如CPU与I/O设备之间，快速通道与慢速外设之间。引入缓冲的主要目的：1)缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。2)提高它们之

间的并行性。3)减少对CPU的中断次数，放宽CPU对中断响应时间的要求。2.缓冲区的设置用硬件实现的缓冲区：速度快、成本贵、容量小。软缓冲：在内存中开辟一片区域充当缓冲区。缓冲区的大小一般与盘块的大小一样。1)单缓冲如果数据到达率

与离去率相差很大，则可采用单缓冲方式。缓冲区输入输出单缓冲示例2)双缓冲如果信息的输入和输出速率厂相同（或相差不大），则可采用双缓冲区，实现二者的并行。缓冲区1双缓冲示例缓冲区2打印机输入机3)多缓冲对于阵发性的输入

、输出，双缓冲去不够使用，可以设立多个缓冲区。在UNIX系统中，无论对于块设备还是字符设备，都使用了多重缓冲技术。1230多缓冲区工作示例输入输出6.1.3I/O系统的结构I/O系统分为：主机I/O系统和微机I/O系统1.主机I/O系统设备A设备B设备C设备D设备E设备F设备G设备H控制器1控制器

2控制器3控制器4I/O系统四级结构主机通道1通道2专门处理I/O操作的机构2.微机I/O系统操作系统总是与控制器打交道，而不是与设备直接作用。利用总线连接CPU、内存、控制器和I/O设备CPU内存磁盘控制器打印机控制器其它控制器系统总线6.1.4I/O系统的结构设备管理的目的：1

)使用方便。2)与设备无关:也称设备独立性。3)效率高。4)管理统一。设备管理的功能：1)监视设备状态。2)进行设备分配。3)完成I/O操作：完成这一部分功能的程序叫做设备驱动程序。4)缓冲管理与地址转换。6.2设备分配技术6.2.1设备分配技术1.与设备分配相关的因素：1)I/O设备

的固有属性。2)系统所采用的分配算法。3)资源分配应防止死锁发生。4)用户程序与实际使用的物理设备无关。2.设备分配技术根据设备的使用性质可将设备分成独占设备、共享设备和虚拟设备三种。1)独占设备是不能共享的设备。2)共享设备是可由若

干进程同时共享的设备。3)虚拟设备是利用某种技术把独占设备改造成可有多个进程共享的设备。注意：并非物理上变成了共享设备，而是用户使用时“感觉”象是共享设备。虚拟设备属于共享设备。三种设备分配技术：1)独占分配独占分配技术是把独占设备固定地分配给一个进程，直至该进程完成I/O操作并

释放它为止。2)共享分配共享分配技术通常使用于高速、大容量的直接存取存储设备，如磁盘和可读写CD-ROM等。3)虚拟分配虚拟分配技术是利用共享设备去模拟独占设备，从而使独占设备“成为”可共享的、快速I/O的设备。最有名的是SPOOLi

ng技术，也称为假脱机操作。3.设备分配算法设备分配算法与进程调度算法类似，常用的有：1)先来先服务2)优先级高的优先服务算法的设备I/O请求队列按请求I/O操作的进程优先级的高低排列。6.2.2SPOOLing系统早期设备分配的虚拟技术是由脱机实现的。目

的是解决高速CPU与慢速的外设之间的匹配问题。负责输入的专用外围计算机主机负责输出的专用外围计算机输入输入这种技术的缺点：①需要人工干预，产生人工错误机会多，效率低；②周转时间慢；③无法实现优先级调度。SPOOLing系统：用常驻内存的进程去模拟一台外围机，从而

用一台主机完成上述脱机技术中需要三台计算机完成的工作。输入读卡机磁盘（输入井）输出打印机磁盘（输入井）存输入取输入存输出取输出作业2作业3作业4主机作业1作业5作业4作业3作业5作业2作业3作业2作业4作业1输入

读卡机磁盘（输入井）输出打印机磁盘（输入井）存输入取输入存输出取输出作业2作业3作业4主机作业1作业5作业4作业3作业5作业2作业3作业2作业4作业1SPOOLing系统分为四个部分：存输入、取输入、存输出、

取输出。上述四个部分的工作由两个进程完成：输入进程IN和输出进程OUT。SPOOLing超出简单缓冲技术的优点是：SPOOLing可使一个作业的I/O与其它作业的计算重叠起来进行。使得CPU和I/O设备以很高的速率工作。SPOOLing的缺点：

1)占用大量内存作为外设之间传送信息用的缓冲区。2)占用大量磁盘空间作为输入井和输出井。3)增加了系统的复杂性。6.3输入输出管理6.3.1处理输入输出请求的步骤1.用户进程发出I/O请求。2.系统接受这个I/O请求。3.设备

驱动程序具体完成I/O操作。4.I/O完成后，由通道（或设备）产生中断信号，CPU处理中断，唤醒用户进程并调度其继续运行。注：在UNIX系统中，设备被作为特别文件来处理，对设备的使用与对文件的使用方式

相同。系统根据主、次设备号调用相应的设备驱动程序。用户程序………printf(…);………库函数printf……write(…);………操作系统程序文件操作写文件（文件系统）设备驱动终端输出（设备管理）I/O完成中断处理I/O请求处理过程示意图6.3.2

设备驱动程序功能在很多非UNIX系统中，为每台设备建立一个设备驱动进程。具体负责和管理该台设备的输入输出工作。设备驱动进程所执行的设备驱动程序的功能：1)接受用户的I/O请求。2)分配相应设备。3)启动设备工作，完成I/O操作。4)处理来自设备的中断6.4UNIX常用设备安

装和管理6.4.1打印机的安装和管理在UNIX系统中，打印机可以是并行设备，也可以是串行设备。1.打印机的安装安装打印机的步骤是：1)端口设置（串口或并口）。2)验证打印机与计算机的连接是否正确。3)将打印机添加到系统中。4)进行必要的打印机配置。包括：①打印机接

口程序②打印机类型③打印内容类型④连接方法。2.打印机的维护和使用对打印机的维护管理包括：1)启动和停止打印机2)增加、删除类或打印机。3)设置系统默认目的地。4)发送和注销打印机。5)开启和禁用打印机。6)接受、拒绝和转移打印请求。7)查看打印队列中的任务。3.终端

打印机终端打印机是直接连接到串行终端的打印机，它要接到终端的AUX和PRINT端口。6.4.2终端的安装和管理1.终端的安装终端的安装步骤是：1)连接终端。2)设置终端。3)开启终端。2.终端的管理1)终端配置文件。2)改变串行线特性。3)设置终端类型。

4)改变主控台。5)禁用终端。