第七章设备管理

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外设
接收到Start命令
CPU 发START指令
做接收或发送数据准备
是 标志为1 吗?
否 准备完毕?
否
是 标志置“1“
等待
等待CPU的下条指令
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执行下条指令开始数据传送
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二、 对程序直接控制方式的评价：
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2、向CPU 提出中断请请求的设备或事件称为中断源。 根据中断源的不同，中断的类型一般有下面几种：
A、机器故障中断； B、输入输出中断； C、时钟中断：
经由硬件定时芯片产生规则的时钟间隔 ；或 者由软件计数产生的时间间隔，每一次中断都 意味着一段固定时间已到。
D、程序错误中断； E、自愿性中断（主要为访管中断）：
7.1 设备管理概述
设备管理 是指计算机系统中除了CPU和内存以外的所有输入、输出设备的管理。除
了进行实际I/O操作的设备之外，也包括诸如设备控制器，DMA控制器，中断控 制器，I/O处理机等支持设备。
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7.1.1 设备管理的分类
1、按设备的从属关系分类：
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指正在运行的程序本身安排，期待的中断称 为自愿性中断；而前面四种中断，都不是 CPU上运行的程序所期望的，不是程序自身 安排的，它们都是由于故障或外部事件的请 求而产第生七的章 ，设备所管以理 常把它们称为强迫性中断
④ 提b)供缓启冲动技指术定-的---设提备高进CP行UI和/OI/操O作设；备之间的并行操作程度； c) 对通道发来的中断请求做出及时的响应和处理。
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7.2 I/O控制方式
设备管理的主要任务之一是控制设备与内存或CPU 之间的数据传送。一般 来说，外设与内存之间的常用数据传送控制方式有4 种。即：
1、优点：控制简单，也不需要多少硬件的支持。 2、缺点：
① CPU和外设只能串行工作； ② CPU在一段时间内只能和一台外设交换数据信息，从
而不能实现设备之间的并行工作。 ③ 无法发现和处理由于设备或其它硬件所产生的错误。
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7.2.2 中断技术
为了减少程序直接控制方式中CPU进行测试和等待时间，为了提高系统并行 处理的能力，故引入中断技术。使设备使用“主动”的方式通知CPU。
具有四级结构，主机，通道，控制器和设备。在进行设备分配时，还应分配相 应的控制器和通道，以保证设备与CPU之间形成两条信息的传输道路。
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③ 实现正的I/O操作，为完成该功能，设备管理程序应具有下述三个功能：
a) 在设置有通道的系统中，应根据用户提出的I/O请求，构成相应的通道程序， 提供给通道去执行。
串行设备： 如：键盘、鼠标。使用USB接口的设备
并行设备： 如：打印机、扫描仪、硬盘。
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7.1.2 设备管理的任务和功能
1、任务：
① 提高外围设备的使用效率； ② 为设备提供方便，统一的界面；
2. 设备管理的功能：
① 为各种设备提供尽可能方便统一的使用界面； ② 遵循一定的策略，进行设备的具体分配和回收。当前比较典型的输入输出系统
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7.2.1 程序直接控制方式
一、程序直接控制方式
就是由用户进程来直接控制内存或CPU和外围设备之间的信息传送.这 种控制方式的控制进程是用户进程.当用户需要数据时,它通过CPU发出启动 设备准备数据的启动命令“START”,然后,用户进程进入测试等待状态.
❖ 一、中断及其基本概念：
1．中断：
中断方式的工作过程是这样的，当某进程要启动某个I/O设备工作时， 由CPU向该设备的设备控制器发出一个I/O命令，然后继续执行原来的工作， 同时设备控制器开始控制I/O设备按照命令要求进行具体的I/O操作，当 I/O完成后，设备控制器向CPU发出中断信号，表示一个I/O步骤完成， CPU再根据这条中断请求调用相应的中断处理程序进行处理。在这个过程中， 我今天们日看期到：2C02P0/U7/8和I/O设备之间实现第七了章并设行备工管理作。
Hale Waihona Puke Baidu
CPU进行处理如：键盘、打印机
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3、按资源分配的角度分类；
独占设备：指在一段时间内只允许一个用户进程访问的设备。如：打印机
共享设备：如：磁盘 虚拟设备：指通过虚拟技术将一台独占设备变换为若干台逻辑设备，供若干个
用户进程同时使用。
4、按设备的使用特性分类：
1、程序直接控制方式 2、中断控制方式 3、DMA 方式 4、通道方式
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设备控制器
每种输入/输出设备都要通过一个控制器和CPU相连，控制器是通过自己内部 的若干个寄存器与CPU进程通信。有数据寄存器、有状态寄存器、命令寄存…。由 于是设备挂接在控制器上，因此要让设备做输入/输出操作，操作系统总是与控制器 交往，而不是与设备交往。操作系统把命令以及执行命令时所需要的参数一起写入 控制器的寄存器中，在控制器接受了一条命令后，就可以独立于CPU去完成命令指 定的任务。
输入输出设备： 存储设备：
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5、按设备的读/写物理特性分类；
顺序存储设备：指这种设备的读/写是按照顺序进程的。如：磁带机
随机存储设备：这种设备的读/写可以直接按照数据的位置进行。如：磁盘。
6、按按照数据接口的传输方式分类：
任何外设都不能与系统总线相连，在两者之间必须有一个专门设计的接口电路，计 算机就是通过接口与外设实现信息交换。
系统设备： 操作系统生成时就纳入到系统管理范围的设备。如：键盘、显示器、
(标准设备)
磁盘驱动器等
用户设备：在完成任务过程中，用户特殊需要的设备称为用户设备。
(非标准设备)
2、按设备的数据组织方式分类： 块 设 备： 设备与计算机之间的交换以“数据块”为单位。如：硬盘、软
盘、磁带
字符设备： 以字符为单位进行输入输出，每次输入、输出一个字符要中断