《计算机系统》课程教学资源（PPT课件讲稿）第六章 设备管理 Devices Management

第六章设备管理 A Devices Management 设备管理不但要管理实际O操作的设备 (如磁盘机、打印机),还要管理诸如设 兴 备控制器、DMA控制器、中断控制器、O 处理机(通道)等支持设备。设备管理包 括各种设备分配、缓冲区管理和实际物理 O设备操作,通过管理达到提高设备利用 率和方便用户。 设备管理是操作系统中最繁杂而且与硬件 △紧密相关的部分

第六章 设备管理 Devices Management 设备管理不但要管理实际I/O操作的设备 （如磁盘机、打印机），还要管理诸如设 备控制器、DMA控制器、中断控制器、I/O 处理机（通道）等支持设备。设备管理包 括各种设备分配、缓冲区管理和实际物理 I/O设备操作，通过管理达到提高设备利用 率和方便用户。 设备管理是操作系统中最繁杂而且与硬件 紧密相关的部分

外设特性差异的表现 速度(数据传输速度差别相当大) 千兆网卡 显示卡 硬盘 以太网卡 光盘 扫描仪 激光打印机 软盘 调制解调器 高数据传输率 鼠标 键盘 ◆传输单位 字节(键盘、打印机)/字符块(软硬盘)位(串口) ◆具体操作方式 仅写仅读/可读写 出错原因:打印机的缺纸、磁盘的校验错误等

外设特性差异的表现  速度（数据传输速度差别相当大） – 千兆网卡 – 显示卡 – 硬盘 – 以太网卡 – 光盘 – 扫描仪 – 激光打印机 – 软盘 – 调制解调器 – 鼠标 – 键盘 传输单位 –字节(键盘、打印机）/字符块（软硬盘）/位（串口） 具体操作方式 –仅写/仅读/可读写 –出错原因：打印机的缺纸、磁盘的校验错误等 高 数 据 传 输 率

I/O设备的分类 ◆按与主机间数据传输的单位分 字符设备:以字符为单位进行输入、输出的设备。 每输入或输出一个字符就要中断一次主机cPU请求 进行处理,所以又称慢速字符设备。 块设备:以字符块为单位进行输入、输出的设备。 例如:硬盘

I/O设备的分类  按与主机间数据传输的单位分 – 字符设备：以字符为单位进行输入、输出的设备。 每输入或输出一个字符就要中断一次主机CPU请求 进行处理，所以又称慢速字符设备。 – 块设备：以字符块为单位进行输入、输出的设备。 例如：硬盘

I/O设备的分类 按与主机之间的交互方式分 询问方式( Query):实时系统中必需采用,在一般简单系 统中也广泛采用,但系统开销较大,每次进行输入输出工作, 都需要由主机cPU干预 中断方式( Interrupt):有硬中断和软中断之分,中断按级 别分类排队工作;可按字符、字、块的传递产生中断;实时控 制常用实时时钟中断,起自动控制作用;中断工作主要由中断 请求、中断响应和中断服务处理组成。“中断”的产生使管理 工作更能“自动化” DMA方式( Direct Memory Access):有硬通道和软通 道之分,硬通道,例如,典型的DMA工作方式;软通道是软件 设计中使用的各种“标识”、“缓冲”等; O通道(O处理机):专用于处理O的处理机 医生查房(“询问”),以便及时掌握病情。病床旁红灯是紧急 请求医生按钮(“中断请求”)。常规医疗处理医生委托护士 (“硬通道”)去做。但护士只有执行权而无修改权

I/O设备的分类  按与主机之间的交互方式分 – 询问方式（Query）：实时系统中必需采用，在一般简单系 统中也广泛采用，但系统开销较大，每次进行输入输出工作， 都需要由主机CPU干预 – 中断方式（Interrupt）：有硬中断和软中断之分，中断按级 别分类排队工作；可按字符、字、块的传递产生中断；实时控 制常用实时时钟中断，起自动控制作用；中断工作主要由中断 请求、中断响应和中断服务处理组成。“中断”的产生使管理 工作更能“自动化” – DMA方式（Direct Memory Access） ：有硬通道和软通 道之分，硬通道，例如，典型的DMA工作方式；软通道是软件 设计中使用的各种“标识”、“缓冲”等; – I/O通道（I/O处理机)：专用于处理I/O的处理机  医生查房（“询问”），以便及时掌握病情。病床旁红灯是紧急 请求 医生按钮（“中断请求”）。常规医疗处理医生委托护士 （“硬通道”）去做。但护士只有执行权而无修改权

I/O设备的分类(cont ◆按设备的读/写物理特性分 顺序存储设备:磁带机 随机存储设备:磁盘、光盘 按是否可以共享分 共享设备 独占设备 虚拟设备 按数据接口的传输方式分 并行设备 串行设备

I/O设备的分类(cont.)  按设备的读/写物理特性分 – 顺序存储设备：磁带机 – 随机存储设备 ：磁盘、光盘  按是否可以共享分 – 共享设备 – 独占设备 – 虚拟设备  按数据接口的传输方式分 – 并行设备 – 串行设备

设备接口标准 ◆串行设备接口标准 RS-232:用于接串口 mouse、外置 modem UsB:分1.1和20两个标准 E19媒体设备接口接DV圆同 SATA COM1 人→并行设备接口标准 (9-pin Male Parallel接打印机、加密狗 IDE:硬盘、光驱,UDMA66 scs:硬盘、光驱、扫描仪

设备接口标准  串行设备接口标准 – RS-232: 用于接串口mouse、外置modem – USB: 分1.1和2.0两个标准 – IEEE1394:多媒体设备接口,接DV – SATA  并行设备接口标准 – Parallel:接打印机、加密狗.. – IDE:硬盘、光驱,UDMA/66 – SCSI: 硬盘、光驱、扫描仪

USB UsB,是 Universal serial Bus的缩写,如果按中文直接翻译就 是“通用串行总线”接口,它是一种串行总线系统,带有5V电压 支持即插即用功能,支持热拔插功能,最多能同时连入127个USB 设备,由各个设备均分带宽。 ◆它诞生于1994年,当时是由Pc界的几位“巨人”一康柏、 BM、Inte和 Microsoft共同推出的,旨在统一外设如打印机、外 Y置 Modem:扫描仪、鼠标等的接口,以便于安装使用,取代以往 的串口、并口和PS/2接口,可是USB标 真正颁布已经是1996年了,当时的标准 是UsB1.0,直到1998年,USB才迎来 真正的春天—首先是业界巨头们坐下来 制定了UsB11标准,使USB技术更加成 熟可靠;接着Win98发布,宣布正式对 USB接口提供支持,USB才真正发展起来 (注:在Win98之前,Wn97也能支持 USB,不过没有广泛使用。) USB Technology: Single- and Multi-TT-Hubs

USB  USB ，是 Universal Serial Bus 的缩写，如果按中文直接翻译就 是“通用串行总线”接口，它是一种串行总线系统，带有5V电压， 支持即插即用功能，支持热拔插功能，最多能同时连入127个USB 设备，由各个设备均分带宽。  它诞生于1994年，当时是由 PC 界的几位“巨人”——康柏、 IBM、Intel和Microsoft共同推出的，旨在统一外设如打印机、外 置Modem、扫描仪、鼠标等的接口，以便于安装使用，取代以往 的串口、并口和PS/2接口，可是 USB 标准 真正颁布已经是 1996年了，当时的标准 是 USB1.0，直到1998年，USB才迎来了 真正的春天——首先是业界巨头们坐下来 制定了USB1.1标准，使USB技术更加成 熟可靠；接着Win98发布，宣布正式对 USB接口提供支持，USB才真正发展起来 （注：在Win98之前，Win97也能支持 USB，不过没有广泛使用。）

IEEE1394 lEEE1394,又称作“ Firewire”即“火线”。早在1985年,苹果 公司就已经开始着手研究“火线”技术,并取得了很大成效;但 是这个标准正式确立,却是10年之后了。它是EEE(电气与电子 工程师协会)于1995年正式制定的总线标准。 由于EEE1394的数据传输速率相当快,因此有时又叫它“高速串 行总线”。信息家电和高端服夕m 等领域,IEEE1394就以其超快 的速度成为该领域的唯一选择 Mag& Pr AM coder Play station

IEEE1394  IEEE1394，又称作“ Firewire ”即“火线”。早在1985年，苹果 公司就已经开始着手研究“火线”技术，并取得了很大成效；但 是这个标准正式确立，却是10年之后了。它是IEEE（电气与电子 工程师协会）于1995年正式制定的总线标准。  由于IEEE1394的数据传输速率相当快，因此有时又叫它“高速串 行总线”。信息家电和高端服务器 等领域，IEEE1394就以其超快 的速度成为该领域的唯一选择

USB与IEEE1394 USB1.1 IEEE1394 USB2.0 (1995版) 传输速度 1.5Mbps 480Mbps 400Mbps 支持长度 5米 5米 45米 (Hub30米) 支持系统Wn9502及 Win98 Win98 Win98 支持特性PnP、热拔插PnP、热拔插PnP、热拔插 支持设备 127个 127个 3个 63

USB 与 IEEE1394 USB1.1 USB2.0 IEEE1394 （1995版） 传输速度 1.5Mbps 480Mbps 400Mbps 支持长度 5米 5米 （Hub30米） 4.5米 支持系统 Win95OS/2及 Win98 Win98 Win98 支持特性 PnP、热拔插 PnP、热拔插 PnP、热拔插 支持设备 127个 127个 63个

总线标准 主板扩充插槽的接口标准 ◆|SA ◆PCl AGP专用于显示系统 PCI Express

总线标准 主板扩充插槽的接口标准  ISA  PCI  AGP 专用于显示系统  PCI Express