操作系統(tǒng)第6章-輸入輸出系統(tǒng)

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1、以ppt為主，上課沒講的，不會考?。?！計算機(jī)系統(tǒng)的一個重要組成部分是I/O系統(tǒng)。操作系統(tǒng)，僅給出設(shè)備驅(qū)動程序接口?。。∠旅嬉欢?，記住，背過?。?！在該系統(tǒng)中包括（1L有用于實現(xiàn)信息1輸入、2丄輸出和3＞存儲功能的設(shè)備（2I相應(yīng)的設(shè)備控制器，（3L在有的大中型機(jī)中，還有I/O通道或I/O處理機(jī)。下面兩段，后面仍會學(xué)，理解，也需背過!!設(shè)備管理的對象主要是I/O設(shè)備,還可能要涉及到設(shè)備控制器和I/O通道。而設(shè)備管理的基本任務(wù)是完成用戶提出的I/O請求,提高I/O速率以及改善I/O設(shè)備的利用率。設(shè)備管理的主要功能有緩沖區(qū)管理、設(shè)備分配、設(shè)備處理、虛擬設(shè)備及實現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性等。我們主要對I/

2、O設(shè)備和設(shè)備控制器等硬件作一扼要的闡述。"6.16.2較零碎，會考選擇、填空?。?！小題。”6.1I/O系統(tǒng)的功能、模型和接口（11I/O系統(tǒng)的主要任務(wù)P178完成用戶提岀的I/O請求，提高I/O的速率，以及提高設(shè)備的利用率，并能為更高層的進(jìn)程方便地使用這些設(shè)備提供手段。（2I/O系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)P1801）用戶層I/O軟件2）設(shè)備獨(dú)立性軟件3）設(shè)備驅(qū)動程序4）中斷處理程序（3I/O系統(tǒng)接口P181根據(jù)設(shè)備類型的不同，可分為若干個接口。6.2I/O設(shè)備和設(shè)備控制器（重點(diǎn)?。?！需要記住!!!!）,會岀題將分為以下兩部分來了解I/O設(shè)備：（I）I/O設(shè)備的類型（2）設(shè)備與控制器之間的接

3、口（HI/O設(shè)備的類型（很重要?。∶糠N分類標(biāo)準(zhǔn),分為哪些類,都記?。。。。㊣/O設(shè)備的類型繁多，從0S觀點(diǎn)看，其重要的性能指標(biāo)有:數(shù)據(jù)傳輸速率、數(shù)據(jù)的傳輸單位、設(shè)備共享屬性等。因而從以下不同角度進(jìn)行分類。1）按傳輸速率分類P183”會填空!r1.低速設(shè)備：傳輸速率僅為每秒鐘幾個字節(jié)至數(shù)百個字節(jié)的一類設(shè)備。如鍵盤、鼠標(biāo)、語音輸入和輸出設(shè)備等。2.中速設(shè)備：傳輸速率為每秒鐘數(shù)干個字節(jié)至數(shù)萬個字節(jié)的一類設(shè)備。如行式打印機(jī)、激光打印機(jī)等。3.高速設(shè)備：傳輸速率為每秒鐘數(shù)百干個字節(jié)至數(shù)十兆字節(jié)的一類設(shè)備。如磁帶機(jī)、磁盤機(jī)、光盤機(jī)等。2）按信息交換的單位分類P182,記住?。?！要會填空??！1.

4、塊設(shè)備：用于存儲信息。對于信息的存取總是以數(shù)據(jù)塊為單位o典型例子是磁盤。該類設(shè)備基本特征是傳輸速率較高,另一特征是可尋址。工作方式常采用DMA方式。1.字符設(shè)備：用于數(shù)據(jù)的輸入和輸出?；締挝皇亲址?。如交互式終端、打E卩機(jī)等。其基本特征是傳輸速率較彳氐，另一特征是不可尋址。工作方式常采用中斷方式。3）按設(shè)備的共享屬性分類記?。?！課本上沒有?。?.獨(dú)占設(shè)備:指在一段時間內(nèi)只允許一個用戶（進(jìn)程）訪問的設(shè)備,即臨界資源。應(yīng)互斥的訪問之。如，打印機(jī)。2.共享設(shè)備指在一段時間內(nèi)允許多個進(jìn)程同時訪問的設(shè)備。對每一時刻而言仍然是一個進(jìn)程訪問。如，磁盤。3.虛擬設(shè)備：指通過虛擬技術(shù)將一臺獨(dú)占設(shè)備變

5、換為若干臺邏輯設(shè)備，供若干個用戶（進(jìn)程）同時使用。"純說打印機(jī)是獨(dú)占設(shè)備，若使用某技術(shù)z可以變成虛擬設(shè)備！??！r4）按設(shè)備的使用特性1.存磁備2.輸入設(shè)備3.輸出設(shè)備（2X設(shè)備與控制器之間的接口P183通常設(shè)備并不是直接與CPU進(jìn)行通信，而是與設(shè)備控制器通信，因此,在設(shè)備與設(shè)備控制器之間有一接口，在該接口中有三種類型的信號，各對應(yīng)一條信號線。（如圖）I/O設(shè)備至設(shè)備控制器信號數(shù)據(jù)1.數(shù)據(jù)信號線用于在設(shè)備和設(shè)備控制器之間傳送數(shù)據(jù)信號。對輸入設(shè)備而言，由外界輸入的信號經(jīng)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后所形成的數(shù)據(jù),通常先送入緩沖區(qū)中，當(dāng)數(shù)據(jù)量達(dá)到一定量時,在從緩沖器通過一組數(shù)據(jù)信號線傳送給設(shè)備控制器。對輸

6、出設(shè)備而言,則是將從設(shè)備控制器經(jīng)過數(shù)據(jù)信號線傳送來的一批數(shù)據(jù),先暫存于緩沖器中，經(jīng)轉(zhuǎn)換器作適當(dāng)轉(zhuǎn)換后逐個字符的輸出。2.控制信號線作為設(shè)備控制器向I/O設(shè)備發(fā)送控制信號的通路。該信號規(guī)定了設(shè)備將要執(zhí)彳亍的操作,如讀（指由設(shè)備向控制器傳送數(shù)據(jù)）或?qū)懖僮鳎◤目刂破鹘邮諗?shù)據(jù)）,或執(zhí)行磁頭移動等操彳乍。3.狀態(tài)信號線用于傳送指示設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)的信號。設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)有正在讀（或?qū)懀?；設(shè)備已讀（寫）完成，并準(zhǔn)備好新的數(shù)據(jù)傳送。設(shè)備控制器的組成一課本P185圖6-46.2.4I/O通道P186（IXI/O通道設(shè)備的引入盡管有了設(shè)備控制器，已能大大減少CPU對I/O的干預(yù)，但當(dāng)主機(jī)的外設(shè)很多時，CP

7、U的負(fù)擔(dān)仍然很重。為此又在CPU和設(shè)備控制器之間增設(shè)了通道。其主要目的是為了建立獨(dú)立的I/O操作，去解放CPU。在設(shè)置通道后，CPU只需向通道發(fā)送VI/O指令。通道完成任務(wù)后向CPU發(fā)中斷信號。I/O通道是一種特殊的處理機(jī)。與一般處理機(jī)不同于兩方面：>扌旨令類型單一，只用于I/O操作；>通道沒有內(nèi)存，它與CPU共享內(nèi)存。（2L通道類型根據(jù)信息交換方式可分為以下三種類型：1）字節(jié)多路通道2）數(shù)組選擇通道3）數(shù)組多路通道（3X"瓶頸"問題P188由于通道價格昂貴，致使數(shù)量