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电脑操作系统基础——5 设备管理

作者:佚名    责任编辑:admin    更新时间:    2015-10-21 18:04:31

3.5 设备管理
3.5.1 设备管理概述

设备管理的重要任务是负责控制和操纵所有I/O设备;实现不同类型的I/O设备之间、I/O设备与CPU之间、I/O设备与通道和I/O设备与控制器之间的数据传输,使它们能协调地工作;为用户提供高效、便捷的I/O操作服务。

(1)设备管理的目的:

n      方便用户操作。

n      提高设备利用率和处理效率。

n      设备独立于用户程序。

(2)设备分类:

n      按资源分配分类:独占设备、共享设备、虚拟设备

n      数据组织和存取方式分类:字符设备、块设备

(3)设备控制器

n      计算机的I/O设备一般包含机械部分和电子部分。

n      电子部分被称为设备控制器,它负责在CPU和I/O设备之间传输数据,机械部分负责实现I/O的操作。

(4)通道

n      在现代计算机系统中,把专门负责I/O操作的处理机称为通道。

n      由于引入通道,使得CPU和通道、通道和通道、通道和控制器之间以及通道和设备之间充分并行工作,从而使I/O系统形成了一个完整、独立的系统体系结构。

(5)设备管理的功能

n      建立设备管理数据记录

n      设备分配

n      缓冲区管理

n      实现I/O操作
3.5.2 输入/输出控制方式

数据在计算机中处理,要解决数据在计算机中的传输问题。例如,信息在打印机或显示器上输出,就要解决把数据信息传输到打印机或显示器。使用I/O设备完成输入/输出的过程,就是CPU和I/O设备之间数据传送的过程。传送数据一般有三种方式:程序控制方式、DMA方式和通道控制方式。

(1)    程序控制方式

这种方式是由CPU执行程序来控制I/O设备的数据传输和操作。常用方法有三种:无条件传输方式、循环检测方式和中断控制方式

无条件传输方式:在任何时候,只要需要,CPU就可以立即启动I/O传输,这种方式适用于那些总是准备好的简单设备,如开关、指示灯、电机、继电器等。

循环检测方式:它是通过设置一个测试I/O设备“忙/闲”状态的触发器,由CPU循环进行探测;若设备“闲”,则执行I/O操作;若“忙”,则CPU不断对它进行探测,直到设备“闲”下来为止。在早期计算机系统中主要采用这种方式。

中断控制方式。它的核心思想是使I/O设备具有主动“汇报”能力;每当完成I/O操作后,便给CPU发一个中断请求信号。只有当CPU接到I/O设备中断请求后,才处理I/O操作。这种控制方式具有支持多道程序处理和I/O设备并行操作的功能,提高了资源的利用率。但是I/O操作还依赖于CPU,还可能会发生因中断次数剧增CPU无法及时响应而造成数据丢失的情况。

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