操作系统总结 设备管理
I/O系统
I/O设备
- I/O设备的类型
- 按设备的使用特性分类：存储设备、输入/输出设备
- 按传输速率分类：低速、中速、高速设备
- 按信息交换的单位分类：块设备、字符设备
- 按设备的共享属性分类：独占设备、共享设备、虚拟设备
设备与控制器的接口
- 数据信号线
- 控制信号线
- 状态信号线
设备控制器
设备控制器是计算机中的一个实体，其主要职责是控制一个或多个I/O设备，以实现I/O设备和计算机之间的数据交换。它是计算机和设备的接口，接受CPU发来的指令，以使理机中繁杂的设备控制实务中解脱出来。
- 基本功能
- 接受和识别命令
- 数据交换
- 标识和报告设备的状态
- 地址识别
- 数据缓冲
- 差错控制
- 设备控制器的组成
- 设备处理器和处理机的接口
- 设备控制器与设备的接口
- I/O逻辑
I/O通道
I/O通道是一种特殊的处理机，它具有执行I/O的能力，并通过执行通道程序来控制I/O操作。但其指令简单、与CPU共享内存
通道类型
- 字节多路通道
- 数组选择通道
- 数组多路通道
瓶颈问题
通过增加设备到主机间的通路而不增加通道
总线系统
- ISA
- EISA
- VESA
- PCI
I/O控制方式
程序I/O方式
浪费大量CPU时间与资源
中断驱动I/O控制方式
由CPU向设备控制器发指令，有专门的设备控制处理I/O请求。
直接存储器访问I/O控制方式
DMA I/O控制方式
- 数据传输的基本单位是数据块
- 其传输的数据是直接传入到内存的，不用再经过CPU处理
- 仅在一个和多个数据块的开始和结束时，才需CPU干预，整块数据的传送是在控制器下完成的。
DMA控制器组成
- DMA工作过程
I/O通道控制方式
- I/O通道的引入
- 通道程序
缓冲管理
缓冲区的引入
- 缓和CPU与I/O设备间速度不匹配问题
- 减少对CPU的中断频率，放宽对CPU中断相应时间
- 提高CPU和O/I之间的并行性
单缓冲和双缓冲
单缓冲
每个计算机只有一个缓冲区。
双缓冲
每个计算机有两个缓冲区，可以在进程读缓冲的时候同时向另一个缓冲区写缓冲。在两台电脑通信的时候，可以双向发送信息。
循环缓冲
循环缓冲的组成
多个缓冲区
- 多个缓冲区
- 多个指针
循环缓冲区的使用
- Getbuf
- Releasebuf
进程同步
使用输入循环队列，可使输入进程和计算进程并行执行。
缓冲池
- 缓冲池的组成
- 空缓冲区
- 装满输入数据的缓冲区
3. 装满输出数据的缓冲区
- 输入队列
- 空缓冲队列
输出队列
Getbuf过程和Putbuf过程
缓冲区的工作方式
- 收容输入 数据进程输入数据
- 提取输出 输出进程输出数据
- 提取输入 计算检查输出数据
- 收容输出 计算进程输出数据
I/O软件
I/O软件的设计原则和目标
- 与具体设备无关
- 统一命名
- 对错误的处理
- 缓冲技术
- 设备的分配和释放
- I/O控制方式
I/O软件的四个层次
1、用户软件层
实现与用户交互的接口，用户可以直接调用在用户层提供的，与I/O调用有关的库函数，对设备进行操作
2、设备独立软件
负责实现与设备驱动器的统一接口、设备命名、设备的保护以及设备的分配和释放等、同时为设备管理和数据传送提供必要的存储空间。
3、设备驱动程序
与硬件直接相关，负责具体实现系统对设备发出的指令，驱动I/O设备工作的驱动程序。
4、中断处理程序
用于保护被中断进程的CPU环境，转入相应的中断处理程序进行，处理，处理完后再恢复被中断程序。
中断处理程序
- 唤醒被阻塞的驱动进程
- 保护被中断进程的CPU环境
- 转入相应的设备处理程序
- 中断处理
- 恢复被中断进程的现场
设备驱动程序
1、设备驱动程序的功能
2、设备处理方式
3、设备驱动程序的特点
4、设备驱动程序的处理过程
设备独立性软件
1、设备独立性的概念
2、设备独立性软件
3、设备逻辑名到物理设备名映射的实现
设备分配
设备分配的数据结构
- 设备控制表
- 控制器控制表、通道控制表和系统设备表
设备分配时应考虑的因素
- 设备的固有属性
- 设备分配算法
- 设备分配中的安全性
独占设备的分配程序
- 基本的设备分配程序
- 设备分配程序的改进
SPOOLing技术
- 内容
- 组成
- 共享打印机
- SPOOLing系统的特点
磁盘存储器的管理
磁盘性能简述
1、数据的组织和格式
磁盘设备可包括一或多个物理盘片，每个磁盘片分一个或两个存储面，每个磁盘面被组织成了若干个环心，这种环称为磁道，各磁道之间留有必要的间隙。
2、磁盘的类型
- 固定头磁盘
- 移动头磁盘
3、磁盘的访问时间
- 寻道时间
把磁臂移动到指定磁道上所经历的时间 - 旋转延迟时间
扇区移动到磁头下面的时间 - 传输时间
把数据从磁盘读出或向磁盘写入数据所经历的过程
磁盘调度
1、先来先服务 FCFS
其根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度，公平，简单。
2、最短寻道时间优先 SSTF
其要求访问的磁道与当前磁头所在的距离最近，以使每次寻道时间最短。
3、扫描算法 SCAN
该算法不仅考虑到欲访问的磁道与当前磁道间的距离，更优先考虑的是磁头当前的移动方向。其下一个考虑的对象，应是其欲访问的磁道在当前磁道方向上，又是距离最近的，1 ----->2 2------>1 即循环扫描。
4、循环扫描算法 CSCAN
其与扫描算法不同的地方是其扫描方式不同
1----->2 磁头返回到1 1----->2
5、NStepSCAN 和 FSCAN
磁盘高速缓存
其是一组在逻辑上属于磁盘，而物理上是驻留在内存中的盘块。
数据交付方式
- 数据交付
- 指针交付
置换算法
- 访问频率
- 可预见性
- 数据的一致性
周期的回写磁盘
提高磁盘I/O的其他方法
1、提前读
2、延迟写
3、优化物理块的分布
4、虚拟盘
廉价磁盘冗余阵列
- 并行交叉存取
- RAID的分级
- RAID的优点
操作系统总结 设备管理相关推荐
- 操作系统之设备管理简介
操作系统之设备管理 I/O硬件 分类 组成 I/O通信--编制方式 I/O独立编址 内存映射编址 混合编址 I/O控制方式 程序直接控制 中断驱动方式 DMA直接存储方式 I/O通道 I/O软件 设备 ...
- 操作系统之设备管理-翟一鸣-专题视频课程
操作系统之设备管理-93人已学习 课程介绍 本课程主要内容包括设备管理的任务和功能,设备管理的硬件组织与软件组织,设备管理中的缓冲技术和设备分配. 课程收益 让学员掌握设备管理 ...
- 操作系统实验—设备管理
操作系统实验-设备管理 所有实验源码: gitee:https://gitee.com/infiniteStars/os-project github:https://github.com/hello ...
- 操作系统之设备管理习题
设备管理习题 一．单项选择题 1．磁盘是可共享设备,因此每一时刻( A)作业启动它. A．可以由任意多个 B．能限定多个 C．至少能由一个 D．至多能由一个 2．存放在磁盘上的文件(A ). A．既可 ...
- 操作系统（设备管理）
设备管理 一.实验目的 二.实验内容 三.实验准备 四.实验要求 1.数据结构 2.流程图 代码运行结果 总结 一.实验目的 1.理解设备管理的概念和任务. 2.掌握独占设备的分配.回收等主要算法的原 ...
- 操作系统基本原理---设备管理
设备管理 在计算机系统中,除了处理器和内存之外,其他的大部分硬设备称为外部设备.它包括输入/输出设备,辅存设备及终端设备等.这些设备种类繁多,特性各异,操作方式的差异很大,从而使操作系统的设备管理变得 ...
- 操作系统实验-设备管理
一.实验目的与要求 了解设备管理的基本原理.设备的分配与回收过程. 二.实验内容 1.复习设备管理的基本概念.基本原理.常用的数据结构.分配策略及算法 2.编制一个独占设备的分配和回收模拟程序 三.实 ...
- 计算机操作系统之设备管理
IO控制方式 在整个IO控制方式的发展过程中,始终贯穿着这样一条宗旨:即尽量减少主机对IO控制的干预,把主机从繁杂的IO控制事务中解脱出来,以便更多地去完成数据处理任务. 程序IO方式 处理机对IO采 ...
- 计算机操作系统之设备管理思维导图
最新文章
- SQL Server查询备份日期和备份设备名
- if you want to buy something
- 分布式版本控制系统入门
- 怎么用计算机弹是你,抖音带你去旅行怎么用计算器弹奏_抖音带你去旅行计算器乐谱_管理资源吧...
- php简介及其发展,PHP 简介
- 笔记（4）——Analyzing Communities and Their Evolutions in Dynamic Social Networks
- Sharepoint学习笔记--- 快速确定VisualStudio2010当前Project的assembly name
- oracle --union和union all
- 制作基于WiFi局域网的自动开门装置2.0（Arduino+微信小程序）
- 序列化（boost serialization)
- 在c语言中整数除以0,整数除零在哪些平台上触发浮点异常？
- C++中 stol()和stoll()
- picACG本地缓存目录_前端工程师必备之缓存问题
- 【网络安全学习】渗透测试篇01-DVWA靶场环境搭建教程
- 29.Android展示PDF文件
- 娱乐至死，年轻人的慢性毒药
- 【面试题】一个Http请求的流程
- 1.8.5 访问日志不记录静态文件
- java：布局方法（网格布局）
- 计算机专业迎新晚会主题海报,如何制作迎新晚会宣传海报？推荐使用迎新海报素材！...