广西大学：《计算机操作系统》课程教学资源（PPT课件）第7章 I/O设备管理

第7章I/O设备管理 本章知识点: 7.1I/O系统硬件 7.2I/O软件 73磁盘调度 74系统举例

1 第7章 I/O设备管理 本章知识点： • 7.1 I/O系统硬件 • 7.2 I/O软件 • 7.3 磁盘调度 • 7.4 系统举例

7.1IO系统硬件 在计算机系统中,使用了许多ⅣO设备,它们的 特点和操作方式不完全一样。但是,所有的O 设备都是通过设备管理程序来管理的。设备管 理是计算机操作系统中最繁杂且与硬件紧密相 关的部分。 要把大量的JO设备精减成一个单一模块的IO 系统,必须全面地适应已有设备的需求,这些 设备包括从简单的鼠标到键盘、打印机、图形 显示终端、硬盘驱动器、 CD-ROM驱动器,以 至于网络等,同时也必须考虑到未来的存储和 输入/输出技术的发展

2 7.1 I/O系统硬件 在计算机系统中，使用了许多I/O设备，它们的 特点和操作方式不完全一样。但是，所有的I/O 设备都是通过设备管理程序来管理的。设备管 理是计算机操作系统中最繁杂且与硬件紧密相 关的部分。 要把大量的I/O设备精减成一个单一模块的I/O 系统，必须全面地适应已有设备的需求，这些 设备包括从简单的鼠标到键盘、打印机、图形 显示终端、硬盘驱动器、CD-ROM驱动器，以 至于网络等，同时也必须考虑到未来的存储和 输入/输出技术的发展

711I/O设备 计算机所管理的IO外部设备按输入输出 对象的不同可以分为以下3类: ①用户可读设备,用于用户与计算机通 信 ②机器可读设备,用于电子装置与计算 机通信。 ·③通信设备,用于与远程设备通信

3 7.1.1 I/O设备 计算机所管理的I/O外部设备按输入输出 对象的不同可以分为以下3类： • ① 用户可读设备，用于用户与计算机通 信。 • ② 机器可读设备，用于电子装置与计算 机通信。 • ③ 通信设备，用于与远程设备通信

71.1I/O设备 所有这些设备其属性和类别有很大的区别,其 主要的区别在于: ①数据传输速度 ②应用。 ③控制的复杂性。 ④信息组织方式。 ⑤数据描述。 ⑥错误条件

4 7.1.1 I/O设备 所有这些设备其属性和类别有很大的区别，其 主要的区别在于： • ① 数据传输速度。 • ② 应用。 • ③ 控制的复杂性。 • ④ 信息组织方式。 • ⑤ 数据描述。 • ⑥ 错误条件

7.12设备控制器 I/O设备一般由机械和电子两部分组成, 通常将这两部分分开处理,以提供更加 模块化、更加通用的设计。 电子部分称作设备控制器或适配器 (Device Controller bX Adapter) 机械部分就是设备本身,控制器通过电 缆与设备内部相连

5 7.1.2 设备控制器 • I/O设备一般由机械和电子两部分组成， 通常将这两部分分开处理，以提供更加 模块化、更加通用的设计。 • 电子部分称作设备控制器或适配器 (Device Controller或Adapter)。 • 机械部分就是设备本身，控制器通过电 缆与设备内部相连

712设备控制器 设备控制器的主要作用有: ·①接收和识别CPU发来的多种不同命令; ②实现CPU与控制之间、控制器和设备 之间的数据交换; ③记录和报告设备的状态 ④地址识别。识别控制器控制的每个设 备的地址

6 7.1.2 设备控制器 设备控制器的主要作用有： • ① 接收和识别CPU发来的多种不同命令； • ② 实现CPU与控制之间、控制器和设备 之间的数据交换； • ③ 记录和报告设备的状态。 • ④ 地址识别。识别控制器控制的每个设 备的地址

712设备控制器 设备控制器的组成 CPU与控制器接口 控制器与设备接口 数据线 控制器 数据 数据寄存器 与设备 状态 接口l 控制 控制状态 寄存器 地址线 控制器数据 与设备 状态 控制线 逻辑 接口i 控制

7 7.1.2 设备控制器 • 设备控制器的组成： 数据寄存器 控制/状态 寄存器 控制器 与设备 接口 l 控制器 与设备 接口 i 数据 状态 控制 地址线 控制线 数据线 CPU 与控制器接口 控制器与设备接口 I/O 逻辑 … 数据 状态 控制 …

713IO技术 1.IO技术简介 目前,操作系统中的ⅠO技术大致有以下 3种: (1)程序/O 2)中断驱动IO (3)直接存储器存储(①DMA)

8 7.1.3 I/O技术 1. I/O技术简介 目前，操作系统中的I/O技术大致有以下 3种： • (1) 程序I/O • (2) 中断驱动I/O • (3) 直接存储器存储(DMA)

713IO技术 随着计算机系统的发展,单个部件也越来越复 杂。最明显的例子就是O技术的发展。 ①处理器直接控制边缘设备 ·②增加一个控制器或Ⅳ○模块 ③使用了如阶段②的设置,但增加了中断 ④I○模块通过DMA直接控制内存。 ⑤JO模块由一个单独处理器处理,有专门用 于IO的指令集 ⑥ⅣO模块有本地存储器,事实上,有其自己 的计算机

9 7.1.3 I/O技术 随着计算机系统的发展，单个部件也越来越复 杂。最明显的例子就是I/O技术的发展。 • ① 处理器直接控制边缘设备。 • ② 增加一个控制器或I/O模块。 • ③ 使用了如阶段②的设置，但增加了中断。 • ④ I/O模块通过DMA直接控制内存。 • ⑤ I/O模块由一个单独处理器处理，有专门用 于I/O的指令集。 • ⑥ I/O模块有本地存储器，事实上，有其自己 的计算机

713IO技术 2. DMA DMA是一种优于中断方式的IO控制方式,其 特点为:数据传输的基本单位是数据块,即 CPU与IO设备之间,每次至少传送一个数据块; 所传送的数据是从设备直接送入内存的,或者 相反;仅在传送一个或多个数据块的开始和结 束时,向CPU发中断信号,请求CPU干预,整 块数据的传送是在控制器的控制下完成的

10 7.1.3 I/O技术 2. DMA DMA是一种优于中断方式的I/O控制方式，其 特点为：数据传输的基本单位是数据块，即 CPU与I/O设备之间，每次至少传送一个数据块； 所传送的数据是从设备直接送入内存的，或者 相反；仅在传送一个或多个数据块的开始和结 束时，向CPU发中断信号，请求CPU干预，整 块数据的传送是在控制器的控制下完成的