文档介绍：2017-5-28 1第五章设备管理 I/O 系统的功能、模型和接口 I/O 设备和设备控制器 中断机构和中断处理程序 设备驱动程序 与设备无关的 I/O 软件 用户层 I/O 软件 缓冲区管理 磁盘存储器的性能和调度 I/O 系统的功能、模型和接口 I/O 系统的基本功能?1、隐藏物理设备的细节:仅向上层进程提供少量的、抽象的读、写命令,如 read/write 等。?2、与设备的无关性:逻辑设备名/dev/printer; 增加新的设备驱动程序?3、提高处理机和 I/O 设备的利用率: 让处理机和 I/O 设备并行操作 2017-5-28 2 I/O 系统的基本功能 4、对 I/O 设备进行控制:对 I/O 设备进行控制是驱动程序的功能。目前对 I/O 设备有四种控制方式: ①采用轮询的可编程 I/O 方式; ②采用中断的可编程 I/O 方式; ③直接存储器访问方式; ④ I/O 通道方式。 5、确保对设备的正确共享:独占设备(如打印机)、共享设备(如磁盘) 6、错误处理:大多数的设备都包括了较多的机械和电气部分,运行时容易出现错误和故障。 2017-5-28 I/O 软件的层次结构 2017-5-28 4I/O 系统中各种模块之间的层次视图 2017-5-28 5 I/O 系统的上、下接口 上接口: I/O 系统接口?是 I/O 系统与上层系统之间的接口,提供了与 I/O 操作有关的库函数,供用户使用。?上层系统有文件系统、虚拟存储器系统以及用户进程等。下接口:软件/硬件(RW/HW) 接口?连接中断处理程序和各类设备控制器,如 CD- ROM 控制器、硬盘控制器、键盘控制器、打印机控制器、网络控制器等。 2017-5-28 6上接口: I/O 系统接口块设备接口?数据的存取和传输以数据块为单位的设备,如磁盘。设备的特征是是传输速率较高和可寻址, I/O 采用 DMA 方式。流设备接口?又称为字符设备(数据的存取与和传输以字符为单位) 接口。字符设备不可寻址,只能采取顺序读取方式,通常为字符设备建立一个字符缓冲区。?用户程序获取或输出字符的方法是采用 get 和put 操作。?接口提供了 in-control 指令统一处理各种流设备。?流设备大多属于独占设备,须采取互斥方式,为此接口提供了 open 和close 操作。网络通信接口 2017-5-28 7 I/O 系统的分层中断处理程序?位于 I/O 系统的最低层,直接与硬件进行交互。?首先保存被中断进程 CPU 环境,转入相应处理程序,完成后再恢复现场。设备驱动程序?是进程和设备控制器之间的通信程序。?将上层发来的抽象 I/O 请求转换为对 I/O 设备的具体命令和参数,并把它装入到设备控制器中的命令和参数寄存器中。设备独立性软件? I/O 软件独立于具体使用的物理设备。?包括设备命名、设备分配、数据缓冲和数据高速缓冲等。 2017-5-28 8 2017-5-28 I/O 设备和设备控制器 I/O 设备设备控制器 I/O 通道总线系统 I/O 系统是用于实现数据输入、输出和数据存储的系统。 2017-5-28 10 、 I/O 设备 1、 I/O 设备的类型?按传输速率分类:低速、中速、高速设备?按使用特性分类:存储设备、 I/O 设备(输入设备如键盘、鼠标,输出设备如打印机、绘图仪,交互式设备如显示器) ?按信息交换单位分类:块设备(可寻址)、字符设备(不可寻址) ?按设备的共享属性:独占(即临界资源)、共享(必须可寻址和可随机访问,如磁盘)、虚拟设备键盘、鼠标、语言输入输出打印机磁带机、磁盘机、光盘机