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1、,副教授 M,实用操作系统概念,1,内容框架,概述 体系结构 进程管理 内存管理 文件管理 外设管理,2,内容框架,概述 体系结构 进程管理 内存管理 文件管理 外设管理,3,内容,概述 I/O软件 I/O硬件 设备相关技术 设备处理 典型外部设备,4,概述,I/O特点 设备分类 设备管理的目标和任务,5,特点 I/O性能经常成为系统性能的瓶颈 外设种类繁多，结构各异 输入输出数据信号类型不同 速度差异很大 与其他功能联系密切，特别是文件系统,概述,6,分类 按使用特性分 存储型设备 输入型设备（外设主机） 输出型设备（主机外设） 输入输出型设备（交互型设备）,概述,7,按数据组织分 块设备
2、以数据块为单位存储、传输信息 字符设备 以字符为单位存储、传输信息,概述,8,按外部设备的从属关系分 系统设备 指操作系统生成时，登记在系统中的 标准设备 用户设备 指系统生成时，未登记在系统中的非标准设备。,概述,9,按资源分配角度分 独占设备 共享设备 虚拟设备 如：SPOOLing技术，用硬盘模拟输入输出设备,概述,10,从程序使用角度分 逻辑设备 物理设备 按数据传输率分 高速设备 低速设备,概述,11,目标和任务 完成I/O设备与内存之间的数据交换，最终完成用户的I/O请求。 向用户提供方便的使用外部设备的接口，使用户摆脱繁琐的编程负担。 提高CPU与设备、设备与设备间的并行工作能力
3、，充分利用资源，提高资源利用率。,概述,12,在多道程序环境下，当多个进程竞争使用设备时，按一定策略分配和管理各种设备，使系统能有条不紊的工作。 设备传送或管理的数据应该是安全的、不被破坏的、保密的 与设备无关性（设备独立性）,概述,13,I/O软件,IO软件目标 I/O软件分层思想,14,目标 设备独立性 统一命名 出错处理 可共享设备和独占设备的处理,I/O软件,15,分层思想 中断处理程序 设备驱动程序 设备独立的I/O软件 用户空间的I/O软件,I/O软件,16,17,I/O硬件,I/O设备特点 设备组成 I/0过程 设备连接模式,18,I/O设备特点 操作异步性 设备自治性 接口通用
4、性,I/O硬件,19,设备组成 物理设备 设备控制器 在小型和微型机中，常采用印刷电路卡插入计算机中（接口） 完成设备与主机间的连接和通讯,I/O硬件,20,I/O硬件,21,I/O过程 准备 启动 测试和等待 结果检查和错误处理 通过对设备接口寄存器组的读写完成,I/O硬件,22,连接模式 指I/O设备与CPU之间的连接方式，即将设备连接到一个计算机系统上的方式。 设备接口形式 I/O指令形式 I/O地址空间分配及译码 连线问题,I/O硬件,23,端口编址方法 接口电路中有多个寄存器，一个寄存器有唯一地址，每个地址为I/O端口，该地址称为I/O端口地址。 两种I/O地址： 内存映像编址（内存
5、映像I/O模式） I/O独立编址 （I/O专用指令）,I/O硬件,24,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,I/O硬件,25,优点 外部设备不占用内存的地址空间 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 I/O端口操作的指令类型少，操作不灵活,I/O硬件,26,27,存储映像编址 分配给系统中所有端口的地址空间与内存地址空间统一编址 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,I/O硬件,28,优点 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
6、/O指令 I/O端口可占有较大的地址空间 缺点 占用内存空间,I/O硬件,29,DMA技术 缓冲技术 总线技术 SCSI接口技术 PnP技术,设备相关技术,30,DMA技术 与中断区别 工作原理 窃取总线控制权 DMA工作流程,设备相关技术,31,32,33,缓冲技术 引入目的 缓解CPU与外部设备之间速度不匹配的矛盾，提高资源利用率,设备相关技术,34,缓冲区设置 硬缓冲 在设备中设置缓冲区，由硬件实现 软缓冲 在内存中开辟一个空间，用作缓冲区,设备相关技术,35,缓冲区管理 单缓冲 双缓冲 缓冲池 多个缓冲区连接起来统一管理，常采用多缓冲管理,设备相关技术,36,总线技术 在计算机系统内各
7、种子系统，如CPU、内存、I/O设备等之间，构建公用的信号或数据传输通道，这种可共享连接的传输通道称为总线,设备相关技术,37,（非本课程范围）,设备相关技术,38,微型计算机 总线的种类和发展,1394总线,SCSI总线,39,40,小型计算机系统接口 （Small Computer System Interface） 一个SCSI I/O设备控制器可将新型高速I/O设 备增加到计算机系统中 SCSI 设备控制器的智能化I/O控制 降低了计算机系统的负担 使计算机系统具有更高的I/O能力,设备相关技术,41,SCSI系统结构,42,1、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。20.9.2620
8、.9.26Saturday, September 26, 2020 2、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。21:14:0021:14:0021:149/26/2020 9:14:00 PM 3、越是没有本领的就越加自命不凡。20.9.2621:14:0021:14Sep-2026-Sep-20 4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。21:14:0021:14:0021:14Saturday, September 26, 2020 5、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。20.9.2620.9.2621:14:0021:14:00September 26, 2020 6、意志坚强的人
9、能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。2020年9月26日星期六下午9时14分0秒21:14:0020.9.26 7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。2020年9月下午9时14分20.9.2621:14September 26, 2020 8、业余生活要有意义，不要越轨。2020年9月26日星期六9时14分0秒21:14:0026 September 2020 9、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。下午9时14分0秒下午9时14分21:14:0020.9.26 10、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。9/26/2020 9:14:00 PM21:14:002020/9/26 11、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。9/26/2020 9:14 PM9/26/2020 9:14 PM20.9.2620.9.26 12、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。26-Sep-2026 September 202020.9.26 13、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异纸上画饼充饥，无补于事。Saturday, September 26, 202026-Sep-2020.9.26 14、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自己眷恋了。20.9.2621:14:0026 September 202021:14,谢谢大家,
