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1、第 5章 设备的概念 设备控制方式 目录与文件系统简介 操作系统中设备管理的主要对象是 I/可能涉及到设备控制器和I/代计算机系统都配有种类繁多的 I/I/ 备的概念 在计算机系统中，除了 余的大部分硬件设备称为外部设备。外部设备包括常用的 I/O(输入 /输出 )设备、外存设备以及终端设备等。 1、 I/按设备的所属关系可以将 I/统设备 、用户设备 。 按设备的信息交换的单位可将 I/符设备 、块设备。 按设备的共享属性可将 I/占设备 、共享设备 、虚拟设备 。 2、设备管理的任务和功能 主要任务 选择和分配 I/ 控制 I/内存）之间交换数据。 为用户提供一个友好的透明接口，把用户和设
2、备硬件特性分开，使得用户在编制应用程序时不必涉及具体设备，由系统按用户的要求来对设备的工作进行控制。 提高设备和设备之间、 使操作系统获得最佳效率。 主要功能 提供和进程管理系统的接口 进行设备分配 实现设备和设备、设备和 进行缓冲管理 设备控制与驱动 3、设备控制器 为实现设备控制器的功能，大多数设备控制器都由以下三部分组成。 设备控制器与处理机的接口 设备控制器与设备的接口 I/ 数据寄存器 控制 /状态 寄存器 I/控制器与 设备接口 1 控制器与 设备接口 i 数据线 地址线 控制线 控制器与设备接口 数据 状态 控制 数据 状态 控制 4、 I/ 虽然在 ，已能大大减少，但当主机所配
3、置的外设很多时， 此，在 置 I/，不仅使数据的传送能独立于 且也希望有关对 I/理及其结束处理也尽量独立，以保证 5、缓冲技术 引入缓冲区的主要原因 缓和 。 减少对 宽对 提高 。 6、设备驱动 设备驱动程序又称为设备处理程序，它是 I/一种低级的系统例程。 设备驱动程序的处理过程 将抽象要求转换为具体要求 检查 I/ 读出和检查设备的状态 传送必要的参数 工作方式的设置 启动 I/ 备控制方式 1、 I/在 I/终贯穿着这样一条宗旨，即尽量减少主机对 主机从繁杂的 I/便更多地去完成数据处理任务。 程序 I/ 中断驱动 I/ I/ 2、设备分配与共享 在多道程序环境下，系统中的设备不允许
4、用户（进程）自行使用，而是由操作系统中的设备分配程序负责。在某次设备分配可能和安全的前提下，设备分配程序向提出设备请求的进程分配设备。 设备分配中的数据结构 系统设备表（ 设备控制表（ 控制器表（ 通道控制表（ 设备分配时应考虑的因素 设备的固有属性 设备分配算法 ：先来先服务 、优先级最高者优先 设备分配中的安全性 ：静态分配、动态分配 设备独立性 独占设备的分配程序 若不考虑设备独立性和多通路的情况，当某进程提出 I/统的设备分配程序将按下述步骤进行设备分配。 分配设备 分配控制器 分配通道 注意： 只有在设备、控制器和通道三者都分配成功时，这次设备分配才算成功。随后，便可启动 I/ 3、
5、虚拟设备技术 在设备管理中，通过 ，这就实现了所谓的虚拟设备。 为了缓和 ，曾引入了脱机输入 /输出技术。该技术是利用专门的外围控制机，将低速 I/0设备上的数据传送到高速磁盘上，或者相反。此时的外围操作与 们把这种在联机情况下实现的同时外围操作称为 或称为假脱机操作。 主要由 3部分组成 : 输入井和输出井 输入缓冲区和输出缓冲区 输入进程 输入进程 入进程 入缓冲区 输出缓冲区 内存 输入 设备 输出 设备 输入井 输出井 磁盘 4、磁盘存储器管理 磁盘存储器不仅容量大，存取速度快，而且可以实现随机存取，是当前存放大量程序和数据的理想设备，故在现代计算机系统中，都配置了磁盘存储器，并以它为
6、主来存放文件。 磁盘性能简介 磁盘的每个盘片有正反两个磁表面，若干张盘片可以组成一个盘组。每个盘面上有多条同心圆磁道，不同盘面上具有相同编号的磁道在同一个柱面上，从“ 0”开始按由外向里的次序顺序编号，称为“柱面号”。为区分不同的盘面，从“ 0”开始给每个盘面编号，称为“磁头号”。在磁盘初始化时把每个盘面划分成相等数量的扇区，按磁盘旋转的反向从“ 0”开始给各扇区编号，称为“扇区号”。每个扇区将磁道分割成弧段，我们称它为“块”。磁盘的每块上存放相等数量的信息，块是磁盘信息读写的最小单位。由此，要确定一个块所在的位置，就必须给出 3个参数：柱面号、磁头号和扇区号。 启动磁盘执行输入输出操作时，首
7、先要把移动臂移动到指定的柱面，称为寻道。同时磁盘控制器控制磁盘高速旋转，待指定的扇区旋转到磁头位置下时，读写控制电路让指定的磁头进行读写。 磁盘的访问时间分成 3部分： 寻道时间 旋转延迟时间 传输时间 移动臂 读写磁头 转动方向 柱面 磁道 轴 查看系统硬盘使用情况 磁盘调度 目前常用的磁盘调度算法有： 先来先服务（ 法 最短寻道时间优先（ 法 扫描（ 法 循环扫描（ 法 1、设备文件 设备类型 主设备号与次设备号 设备文件 2、设备驱动程序概述 驱动程序 设备驱动程序的特点 查询与中断 设备驱动程序与内核的接口 3、设备驱动程序的结构 设备驱动程序的实现方法 字符设备驱动程序的结构 块设备
8、驱动程序的结构 4、 在光盘驱动器中插入这张 入 /到有 一个很明显是用来安装光盘文件系统的，后一个则是用来安装软盘文件系统的。 用 现在安装光盘文件系统，可以在命令行上键人： 候片刻，光盘文件系统便安装上了。 录与文件系统简介 文件： 一切都视为文件，包括目录、硬件接口设备等。 目录：其中包含许多文件项目的一类特殊文件。 子目录：被包含在另一个目录中的目录。 用于安装光盘 用于安装软盘 用户主目录 文件名：用来标识文件的字符串，它保存在一个目录文件项中。 路径名：由斜线字符（ /）结合在一起的一个或多个文件名的集合。 文件命名： 件名最长可多达 255个字符。 管理文件的约定： 文件名应尽量
9、简单，并且应反映出文件的内容。 除斜线（ /）和空字符（ 0）以外，文件名可以包含任意的 习惯上允许使用下线符（ -）和点（ .）来区别文件的类型，使文件名更易读；但是应避免使用 ； | ” ！ % & * ？ （） 。 同类文件应使用同样的后缀或扩展名。 以圆点（ .）开头的文件名是隐含文件，默认方式下使用 文件系统是操作系统中负责存取和管理信息的程序模块，它用统一的方法管理用户和数据信息的存储、检索、更新、共享和保护，并为用户提供方便有效的文件使用和操作方法。 1、 2、文件名和通配符 文件名 文件名中不能包含任何对 些字符是！？ $ # * & ! ; ( ) % | / 等。 可使用长
10、文件名，最长为 256个字符。 文件名区分大小写。 文件分类 普通文件 目录文件 链接文件 设备文件 通配符 通配符的作用是代替一个或多个字符。 常用通配符及含义如下： “ *”代表若干个任意字符。 “ ?”代表一个任意字符。 “ ” 表示匹配方括号内的任意一个字符。 “ 表示匹配方括号内两个字符之间的任意一个字符。 “ !” 表示匹配不在方括号内的任意一个字符。 3、 ）下形成树形结构，采用树形目录结构来组织和管理系统的所有文件。根是所有目录的起始点，根目录下主要有以下的子目录。 /放常用命令和实用程序 / /目录存放 作系统内核，以及相关文件 /放与硬件设备驱动程序有关的设备文件 /称杂项目录，存放了大量系统配置文件 /于存放各用户的主目录，用户文件 /放常用程序的库函数文件 /动存储设备的挂载点目录 /放操作系
