操作系统第五章设备管理
操作系统复习5_设备管理
第五章 设备管理设备管理的对象是：I/O 设备为主，包括设备控制器和I/O 通道；设备管理的基本任务是：完成用户I/O 请求、提高I/O 速度及提高I/O 设备利用率； 设备管理的主要功能是：缓冲区管理、设备分配 、设备处理、虚拟设备及设备独立性。
5.1 I/O 系统5.1.2 设备控制器－CPU 和I/O 设备的接口，解脱CPU ；可编址，含有多个设备地址，以连接多个设备。
1. 设备控制器的基本功能1) 接收和识别命令：接收CPU 命令存放于控制寄存器；命令译码 2) 数据交换： CPU(总线)<-->控制器(数据寄存器)<-->设备； 3) 标识和报告设备的状态：供CPU 了解；状态寄存器； 4) 地址识别：设备和寄存器地址；地址译码器5) 数据缓冲：用缓冲器暂存来自CPU 和I/O 设备的数据；6) 差错控制：对I/O 数据差错检测，并向CPU 报告，错误重发。
2. 设备控制器的组成1).设备控制器与处理机的接口—通信线路(三类)：数据线、控制线和地址线,数据线连接数据寄存器和控制/状态寄存器；2).设备控制器与设备的接口—连接多个设备，每个接口有数据、状态和控制三种信号； 3).I/O 逻辑—根据CPU 发来信号对设备控制。
CPU 启动设备时，将I/O 启动命令和地址分别通过数据线和地址线发送给控制器，由I/O 逻辑对地址进行译码，再根据所译出的命令对相应设备进行控制。
图 5-2 设备控制器的组成5.1.3 I/O 通道1.I/O 通道(I/O Channel)设备的引入数据寄存器控制/状态寄存器数据线I/O 逻辑…控制器与设备接口1控制器与设备接口i数据状态控制数据状态控制…地址线控制线CPU 与控制器接口控制器与设备接口虽然设备控制器能减少CPU 对I/O 的干预，但当外设很多时，CPU 负担仍很重。
为建立更独立的I/O 操作，在CPU 和控制器之间又增设了通道，其目的是将CPU 从繁杂的I/O 任务解脱出来。
精选第五章设备管理-通道缓冲技术
5.6 缓 冲 技术
1 缓冲的引入
在OS中，引入缓冲技术的主要原因有： 缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾 减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制 （见下页图） 提高CPU和I/O设备之间的并行性 所以，为了提高I/O速度和设备利用率，许多计算机系 统通过设置缓冲区采用了缓冲技术来实现。
除了上述外，缓冲池还具有如下的工作缓冲区：
①用于收容输入数据的工作缓冲区； ②用于提取输入数据的工作缓冲区； ③用于收容输出数据的工作缓冲区； ④用于提取输出数据的工作缓冲区；
用户程序
三、缓冲区的工作方式
收容输入
hin
提取输出
sout
sin hout
提取输入 收容输出
①收容输入工作方式
输入数据时, 调用Getbuf(emq) 装满数据后, 调用Putbuf(inq, hin)
用户进程 用户区
操作系统
传送
缓冲区1
传送
缓冲区2
输入 I/O设备
输出 I/O设备
输入 I/O设备1
输出 I/O设备2
5.3.4 缓冲池(Buffer Pool)
目前广泛流行的公用缓冲池，由于可供多个进程共享， 可提高缓冲区的利用率。 一、缓冲池(Buffer Pool)的组成
对于可用于I/O的缓冲池，包含的缓冲区类型有： ①空（闲）缓冲区； ②装满输入数据的缓冲区； ③装满输出数据的缓冲区。 对应的有以下三个缓冲队列： ①空缓冲队列emq。由空缓冲区所链成的队列 ②输入队列inq。由装满输入数据的缓冲区所链成的 队列 ③输出队列outq。由装满输出数据的缓冲区所链成的 队列
操作系统第五章答案
第五章设备管理1、试说明设备控制器的组成。
P163答：设备控制器的组成由设置控制器与处理机的接口；设备控制器与设备的接口；I/O 逻辑。
2、为了实现CPU与设备控制器间的通信，设备控制器应具备哪些功能？P162-P163 答：基本功能：接收和识别命令；数据交换；标识和报告设备的状态；地址识别；数据缓冲；差错控制。
3、什么是字节多路通道？什么是数组选择通道和数组多路通道？P164-P165 答：1、字节多路通道：这是一种按字节交叉方式工作的通道。
它通常都含有许多非分配型子通道，其数量可从几十到数百个，每个子通道连接一台I/O 设备，并控制该设备的I/O 操作。
这些子通道按时间片轮转方式共享主通道。
只要字节多路通道扫描每个子通道的速率足够快，而连接到子通道上的设备的速率不是太高时，便不致丢失信息。
2、数组选择通道：字节多路通道不适于连接高速设备，这推动了按数组方式进行数据传送的数组选择通道的形成。
3、数组多路通道：数组选择通道虽有很高的传输速率，但它却每次只允许一个设备数据。
数组多路通道是将数组选择通道传输速率高和字节多路通道能使各子通道（设备）分时并行操作的优点相结合而形成的一种新通道。
它含有多个非分配型子通道，因而这种通道既具有很多高的数据传输速率，又能获得令人满意的通道利用率。
4、如何解决因通道不足而产生的瓶颈问题？P166答：解决“瓶颈”问题的最有效的方法，便是增加设备到主机间的通路而不增加通道，就是把一个设备连接到多个控制器上，而一个控制器又连接到多个通道上。
多通路方式不仅解决了“瓶颈”问题。
而且提高了系统的可靠性，因为个别通道或控制器的故障不会使设备和存储器之间没有通路。
5、试对VESA及PCI两种总线进行比较。
P167答：1、VESA 该总线的设计思想是以低价位迅速点领市场。
VESA 总线的带宽为32 位，最高传输速率为132Mb/s。
VESA 总线仍存在较严重的缺点，它所能连接的设备数仅为2—4 台，在控制器中无缓冲，故难于适应处理器速度的不断提高，也不能支持后来出现的Pentium 微机。
北航任爱华操作系统课件—第五章_设备管理
由进程P来的I/O请求 搜索SDT找到DCT指针
A 搜索DCT指针， 找到COCT指针 是 控制器忙吗？ 否 分配控制器给进程P 搜索COCT找到CHCT指针 进程P按分配策略 入I/O等待队列 等待该设备空闲 是 进程P 等待通道
查DCT 该设备忙？ 否 按分配策略选取 占据该设备的进程
是
进程P等待控制器
• • • • • • Linux输入/输出的过程概述 设备驱动程序基础 Linux的中断处理 设备驱动程序的框架 字符设备驱动程序 块设备驱动程序
概述
输入/输出请求 出错返回
设备无关软件 标准设备接口（read,write,open,close,…) 设备文件 (在/dev目录下) 设备驱动程序
输入/输出软件的作用
I/O请求 I/O应答
4-用户进程 3-设备无关软件
使用I/O系统调用：格式化I/O
命名、保护、阻塞、缓冲、分配设备
设备服务子程序 2-设备驱 动程序 1-中断处理程序 硬 件
设置设备寄存器、检测状态 I/O结束时，唤醒设备服务子程序 执行I/O操作
输入/输出请求 的提交周期
Linux文件系统的层次结构
返回
设备驱动分层结构
设备驱动程序基础
• • 总线： CPU和I/O设备是通过总线连接起来。 PC机常见总线有ISA,PCI等等。 I/O地址空间： 所有设备的寄存器组成。 察看文件:/proc/ioports I/O数据传输： 忙等待、中断方式、DMA方式 设备分类： 字符设备、块设备 设备名： 主设备号(驱动程序)、次设备号(驱动程序的参数） 设备文件： 在/dev目录下，在内核中由file结构表示。 设备驱动程序接口：由file_operations数据结构完成。
计算机操作系统第五章设备管理复习资料
第五章设备管理（一）简答题1、为什么要在设备管理中引入缓冲技术？解：缓冲技术是用来在两种不同速度的设备之间传输信息时平滑传输过程的常用手段。
在OS的设备管理中，引入缓冲技术的主要原因可归结为以下几点。
（1）缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。
一般情况下，程序的运行过程是时而进行计算，时而进行输入或输出。
以打印机输出为例，如果没有缓冲，则程序在输出时，必然由于打印机的速度跟不上而使CPU停下来等待；然而在计算阶段，打印机又无事可做。
如果设置一个缓冲区，程序可以将待输出的数据先输出到缓冲区中，然后继续执行；而打印机则可以从缓冲区取出数据慢慢打印。
（2）减少中断CPU的次数。
例如，假定设备只用一位二进制数接收从系统外传来的数据，则设备每接收到一位二进制数就要中断CPU一次，如果数据通信速率为9.6Kb/s，则中断CPU的频率也是9.6KHz，即每100us就要中断CPU一次，若设置一个具有8位的缓冲寄存器，则可使CPU被中断的次数降低为前者的1/8。
（3）提高CPU和I/O设备之间的并行性。
由于在CPU和设备之间引入了缓冲区，CPU可以从缓冲区中读取或向缓冲区写入信息，相应地设备也可以向缓冲区写入或从缓冲区读取信息。
在CPU工作的同时，设备也能进行输入输出操作，这样，CPU和I/O设备就可以并行工作。
2、引入缓冲的主要原因是什么？P155【解】引入缓冲的主要原因是：●缓和CPU和I/O设备速度不匹配的矛盾；●减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制●提高CPU和I/O设备之间的并行性。
3、请简述为什么要在核心I/O子系统中要引入缓冲机制（Buffering）。
答：引入缓冲的主要原因：（1）缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。
（2）减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制。
（3）提高CPU与I/O设备之间的并行性。
4、简述SPOOLing（斯普林）系统的工作原理。
解：多道程序并发执行后，可利用其中的一道程序来模拟脱机输入时外围控制机的功能，将低速I/O设备上的数据传送到高速磁盘上；再利用另一道程序来模拟脱机输出时外围控制机的功能，将高速磁盘上的数据传送到输出设备上，这样就可以在主机的直接控制下，实现脱机输入、输出操作，这时外围操作与CPU对数据的执行同时进行。
操作系统问答题
第五章：设备管理1．计算机系统中I/O设备有哪些分类方式？有程序I/O（轮询）、中断、DMA、通道。
前三种在微机中很常见。
2．操作系统设备管理的主要任务是什么？操作系统是用以控制和管理计算机硬件和软件资源、合理地组织计算机工作流程以及方便用户使用计算机的一组程序，所以操作系统是一个资源管理器，基主要任务是管理系统资源。
3．通道分为几类？各有什么特点？根据通道的工作方式，通道分为选择通道、数据多路通道、字节多路通道3种类型。
（1）选择通道又称为高速通道，在物理上可以连接多个设备，但某段时间内只允许一个设备工作。
（2）数组多路通道是对选择通道的改进。
当某设备进行数据传送时，通道只为该设备服务；当设备在执行寻址等控制操作时，通道可以暂时断开与该设备的连接，去执行其他设备的通道程序。
（3）字节多路通道与数组多路通道相类似，可以在一个时间段内执行多个设备的通道程序。
但也有不同：字节多路通道允许多个设备同时进行传输操作，而数组多路通道则不允许；字节多路通道的传输单位是字节，数组多路通道的传输单位是数据块。
4．简要叙述四种I/O控制方式的工作过程。
（1）程序I/O方式：处理机对I/O设备的控制，采取程序I/O（Programmed I/O）方式或称为忙一等待方式。
即：①在处理机相控制器发出一条I/O指令启动输入设备输入数据时，要同时把状态寄存器的忙/闲标志busy置为1，然后不断地循环测试busy：②再去启动读下一个数据，并置busy=1。
（2）中断驱动I/O控制方式对I/O设备的控制，当某进程要启动某个I/O设备工作时，便由CPU向相应的设备控制器发出一条I/O命令，然后立即返回继续执行原来的任务。
设备控制器便按照该命令的要求去控制I/O设备。
其工作流程如图5-7所示：（3）直接存储器访问DMA控制方式①CPU从磁盘读入一个数据块时，向磁盘控制器发送一条读命令。
该命令被送到其中的命令寄存器CR中；将发送数据的内存始址放到MAR中；要读的数据的字节数送入DC中，将磁盘中的源地址送到I/O控制逻辑上。
linux操作系统5linux的设备管理与文件系统
⑵SPOOLing系统的组成
主要由3部分组成 :
●输入井和输出井
●输入缓冲区和输出缓冲区
输入
●输入进程SPi和输出进程SPo 设备
输出 设备
内存 输入进程SP1 输入进程SPn
输入缓冲区
输出缓冲区
磁盘 输入井
输出井
⑶SPOOLing技术的实例
4、磁盘存储器管理
磁盘存储器不仅容量大，存取速度快，而且可以实现随机存取， 是当前存放大量程序和数据的理想设备，故在现代计算机系统中，都 配置了磁盘存储器，并以它为主来存放文件。
5.6 小结
Linux系统对计算机的所有的外部设备进行统一的分配 和控制，对设备驱动、设备分配和共享等操作等进行统一 的管理。
Linux设备管理主要是从Linux设备的原理、设备的控 制方式和虚拟设备等方面来展开的；无论是哪个类型的设 备，Linux都把它统一当作文件来处理，只要安装了驱动 程序，任何用户都可以像使用文件一样来使用这些设备， 而不必知道它们的具体存在形式。Linux把外部设备当作 文件来处理，并根据数据交换的特性将外部设备分为三 类：字符设备、块设备和网络设备。
主要功能 ●提供和进程管理系统的接口 ●进行设备分配 ●实现设备和设备、设备和CPU等之间的并行操作 ●进行缓冲管理 ●设备控制与驱动
3、设备控制器
为实现设备控制器的功能，大多数设备控制器都由以下三部分组成。
● 设备控制器与处理机的接口
CPU与控制器接口
●设备控制器与设备的接口
●I/O逻辑
数据线
数据寄存器
了脱机输入/输出技术。该技术是利用专门的外围控制机，将低速I/0 设备上的数据传送到高速磁盘上，或者相反。此时的外围操作与CPU 对数据的处理可以同时进行，我们把这种在联机情况下实现的同时外 围操作称为SPOOLing(Simultaneaus Periphemal Operating OnLine)，或称为假脱机操作。
天大《操作系统原理》学习笔记五
主 题： 《操作系统原理》学习笔记内 容：《操作系统原理》学习笔记五——设备管理输入设备和输出设备在主机之外，它们统称为外部设备、外围设备。
外部设备是计算机与外部世界进行信息交换的装置。
设备管理是指对计算机系统中除处理机和主存储器以外的所有其它设备的管理。
一、设备分类和设备管理功能：目前的计算机系统，特别是大型计算机都配置有多种设备，它们大部分是用于完成输入输出（I/O）工作。
有的是做为外存储器保存文件信息。
这些设备需要按照不同的种类进行管理和提供给用户使用，操作系统的设备管理提供了有关的功能。
1、设备的分类从数据的传输和组织特性分为两类：l块设备。
以一定大小的数据块为单位输入输出数据的，并且在设备中的数据也是以物理块为单位进行组织和管理的。
l字符设备。
以字符为单位输入输出数据的设备，并且以字符为单位对设备中的信息进行组织和处理。
设备按其所属关系分为：l系统设备。
在操作系统生成时已登记在系统中的标准设备称为系统设备。
l用户设备。
在系统生成时并未登记到系统中，由用户根据其运行需要向系统提供的设备称为用户设备。
设备的处理程序也是由用户提供的。
从系统对资源分配的角度分为：l独占设备。
由一个用户作业独占。
l共享设备。
同时分配给多个用户作业共享使用。
l虚拟设备。
使用虚拟技术把独占设备改造成共享设备。
2．设备管理的设计目标2.1向用户提供使用设备的方便、统一的接口。
面对用户把设备复杂的物理特性屏蔽起来，由操作系统承担起对设备的控制和管理。
向用户提供一个使用设备的统一接口。
2.2设备独立于用户程序。
用户程序不能直接对物理设备进行操作。
操作系统把物理设备逻辑化，仅向用户提供逻辑设备。
用户在程序中使用的是逻辑设备，由操作系统建立逻辑设备与物理设备的联系。
这种特性称为设备无关性2.3充分提高设备利用率和工作效率使设备和处理机能够做到高度的并行工作。
各个设备之间也要能够并行工作从而达到提高设备利用率的目的为各个作业或进程合理地分配各种设备，处理好多个进程对设备的竞争与共享。
设备管理概述(PDF 150页)
本章要点
•设备管理的功能、模型•I/O子系统的组成
•I/O控制
•设备的分配
•设备的类型
•I/O缓冲技术
•虚拟设备和SPOOLING系统•磁盘的管理
5.0 引言
•计算机的外围设备分为两类：
•存储型设备：作为主存的扩充，以存储大量持久性信息和快速
检索为目标
•I/O型设备：把外界信息输入计算机，把计算结果输出，完成人机交互
5.0 引言（续）
•设备管理的主要功能在于克服设备和CPU速度不匹配•设备中断处理
•设备的分配和去配
•设备驱动调度
•缓冲区管理
•虚拟设备及其实现
•设备管理的基本手段在于系统将所有设备都定义为文件
5.1 I/O 硬件原理I/O 系统
I/O 控制方式
设备控制器
5.1.1 I/O系统
•I/O系统：
•I/O设备及其接口线路、控制部件、通道和管理软件的总称•I/O操作：
•计算机的主存和外围设备的介质之间的信息传送操作
5.1.1：分类
•按照I/O特性,I/O设备划分为：
•输入型设备
•输出型设备
•存储型设备
•顺序存取存储设备：顺序存取存储设备严格依赖信息的物理位置
进行定位和读写，如磁带
•直接存取存储设备：直接存取存储设备的重要特性是存取任何一
个物理块所需的时间几乎不依赖于此信息的位置，如磁盘。
操作系统第5章设备管理
第5章 设备管理
5.1 概述 5.2 I/O控制 5.3 I/O软件层次 5.4 缓冲管理 5.5 设备分配 5.6 磁盘调度和管理
操作系统第5章设备管理
5.1 概述
5.1.1 设备分类 5.1.2 设备控制器 5.1.3 设备通道
操作系统第5章设备管理
设备的种类和数量越来越多，结构也越来越复杂， 为了管理上的方便，通常按不同的观点，从不同的角 度对设备进行分类。
1
300
2000
0
250
1850
1
250
720
操作系统第5章设备管理
3．通道方式处理过程
⑴ 当进程要求设备输入数据时，CPU发出启动指令， 并指明要进行的I/O操作、使用设备的设备号和对应的 通道。
⑵ 通道接收到CPU发来的启动指令后，把存放在内 存的通道处理程序取出，开始执行通道指令。
⑶ 执行一条通道指令，设置对应设备控制器中的控 制状态寄存器。
操作系统第5章设备管理
第5章 设备管理
5.1 概述 5.2 I/O控制 5.3 I/O软件层次 5.4 缓冲管理 5.5 设备分配 5.6 磁盘调度和管理
操作系统第5章设备管理
5.3 I/O软件层次
5.3.1 I/O软件的目标 5.3.2 I/O中断处理程序 5.3.3 I/O设备驱动程序 5.3.4 与设备无关的I/O软件 5.3.5 用户空间的I/O软件
操作系统第5章设备管理
2. 局部总线(Local Bus) 1) VESA(Video Electronic Standard Association)总线 2) 2) PCI(Peripheral Component Interface)总线
第五章 设备管理讲解
例题精讲自：1、典型的高速设备有（）。
A、磁带机、磁盘机、光盘机B、磁带机、磁盘机、键盘C、式打印机、激光打印机、鼠标D、键盘、鼠标、语音输入输出设备2、下面的四个选项中，不属于设备管理的功能的是（）。
A、实现外围设备的启动B、实现对磁盘的驱动调度C、存储空间的分配与回收D、处理外围设备的中断事件3、（）是CPU与I/O设备之间的接口，它接收从CPU发来的命令，并去控制I/O设备工作，使处理器从繁杂的设备控制事务中解脱出来。
A、中断装置B、通道C、逻辑D、设备控制器4、设备与CPU之间数据传送控制方式有四种，下面的四个选项中不属于这四种的是（）。
A、程序直接控制方式B、设备控制方式C、直接内存访问（DMA）方式D、通道控制方式5、根据使用方式，可将缓冲区设置成（）。
A、专用缓冲区和特殊缓冲区B、单缓冲区和多缓冲区C、专用缓冲区和通用缓冲区D、多缓冲区和缓冲池6、（）的基本含义是指应用程序独立于具体使用的物理设备。
A、设备独立性B、逻辑设备表C、物理设备表D、设备共享性7、下面关于独立设备和共享设备的说法中不正确的是（）。
A、打印机、扫描仪等属于独占设备B、对独占设备往往采用静态分配方式C、共享设备中的“同时使用”的含义指一个作业尚未撤离，另一作业即可使用，但每一时刻仍只有一个作业启动磁盘，允许它们交替启动D、对共享设备往往采用静态分配方式8、通道，按其传送数据的情况，分为三种类型：（）A、字节多路通道、字多路通道、数组多路通道B、字多路通道、选择通道、数组多路通道C、字节多路通道、字多路通道、选择通道D、字节多路通道、选择通道、数组多路通道9、通道程序是由一系列的（）构成的。
A、函数B、通道命令C、子程序D、过程10、下面四个选项中不属于SPOOLing系统的特点的是（）。
A、提高了内存的利用率B、提高了I/O操作的速度C、将独占设备改造为共享设备D、实现了虚拟设备功能填空题1、逻辑设备是（）属性的表示，它并不指某个具体的设备，而是对应于一批设备。
操作系统课后答案——第五章
第五章设备管理3. 什么是字节多路通道？什么是数组选择通道和数组多路通道？a.字节多路通道含有许多非分配型子通道分别连接在低、中速I/O设备上，子通道按时间片轮转方式共享主通道，按字节方式进行数据传送。
当第一个子通道控制其I/O设备完成一个字节的交换后，便立即腾出字节多路通道（主通道），让给第二个子通道使用；当第二个子通道也交换完一个字节后，又依样把主通道让给第三个子通道使用，以此类推。
转轮一周后，重又返回由第一个子通道去使用主通道。
b.数组选择通道只含有一个分配型子通道，一段时间内只能执行一道通道程序、控制一台设备按数组方式进行数据传送。
通道被某台设备占用后，便一直处于独占状态，直至设备数据传输完毕释放该通道，故而通道利用率较低，主要用于连接多台高速设备。
c. 数组多路通道是将数组选择通道传输速率高和字节多路通道能使各子通道分时并行操作的优点相结合而形成的一种新通道。
其含有多个非分配型子通道分别连接在高、中速I/O设备上，子通道按时间片轮转方式共享主通道，按数组方式进行数据传送，因而既具有很高的数据传输速率，又能获得令人满意的通道利用率。
4. 如何解决因通道不足而产生的瓶颈问题？解决因通道不足而产生的瓶颈问题的最有效方法是增加设备到主机间的通路而不是增加通道。
换言之，就是把一个设备连接到多个控制器上，而一个控制器又连接到多个通道上。
这种多通路方式不仅可以解决该瓶颈问题，而且能够提高系统的可靠性，也即不会因为个别通道或控制器的故障而使设备与存储器之间无法建立通路进行数据传输。
6. 试说明I/O控制发展的主要推动因素是什么？促使I/O控制不断发展的几个主要因素如下：a.尽量减少CPU对I/O控制的干预，把CPU从繁杂的I/O控制中解脱出来，以便更多地去完成数据处理任务。
b.缓和CPU的高速性和设备的低速性之间速度不匹配的矛盾，以提高CPU的利用率和系统的吞吐量。
c.提高CPU和I/O设备操作的并行程度，使CPU和I/O设备都处于忙碌状态，从而提高整个系统的资源利用率和系统吞吐量。
第5章 网络设备管理
Windows Server 2003的版本
Windows Server 2003 Standard Edition（标准版）
销售目标是中小型企业，支持文件和打印机共享，提 供安全的Internet连接，允许集中的应用程序部署。支 持4个处理器；最低支持256MB的内存，最高支持4GB 的内存。 Windows Server 2003 Enterprise Edition（企业版） Windows Server 2003 企业版与 Windows Server 2003 标准版的主要区别在于：Windows Server 2003 企业版 支持高性能服务器，并且可以群集服务器，以便处理 更大的负荷。通过这些功能实现了可靠性，有助于确 保系统即使在出现问题时仍可用。
虚拟主机管理——建立Web虚拟主机
在IIS中，每个Web站点都具有唯一的、由三个部分组成的
标识，用来接收和响应请求： 1. IP地址 2. TCP端口号 3. 主机头名
通过更改这三个标识符中的一个，可以为多个网站创建唯 一的标识符，而无须为每个站点安装一个专用的服务器。
建立Web虚拟主机
1）使用多个 IP 地址创建多个站点 一些安全服务器配置要求在同一台服务器上使用 唯一IP地址来区分每个网站。若想在同一台服务器 上使用多个IP地址来区分不同的站点，则必须配置 IIS来给每个站点指派唯一的IP地址。
图5-1 输入域名对话框
Web服务器的工作过程
Web服务器的工作过程
Web服务器的工作过程分成连接过程、请求过程、应答过程
以及关闭连接这4个步骤。 连接过程就是Web服务器和其浏览器之间所建立起来的一种 连接。 请求过程就是Web的浏览器向其服务器提出各种请求。 应答过程就是运用HTTP协议把在请求过程中所提出来的请求 传输到Web的服务器，进而实施任务处理，然后运用HTTP协 议把任务处理的结果传输到Web的浏览器，同时在Web的浏 览器上面展示上述所请求之界面。 关闭连接就是当应答过程完成以后，Web服务器和其浏览器 之间断开连接之过程。
第五章 郑州轻工业学院计算机操作系统—— 设备管理-考研
必须互斥地访问独占设备。
6
§5.1 设备管理概述
（2）共享设备：指在一段时间内允许多个进程同时
访问的设备。显然，共享设备必须是可寻址的和
可随机访问的设备，典型的共享设备是磁盘。
（3）虚拟设备：指通过虚拟技术将一台独占设备变 换为若干台供多个用户（进程）共享的逻辑设备。 一般可以利用假脱机（SPOOLing）技术实现虚拟 设备。
34
§5.2 I/O 控制方式
5.2.4 通道控制方式
通道控制(channel control)方式与DMA方式相类似，也是一 种以内存为中心，实现设备和内存直接交换数据的控制方式。
5、以后OS调度A运行时，A从M处取数据处理。
30
设置AR和DC初值
启动DMA传送命令
挪用存储器周期传送 数据字 存储器地址增 1 字计数寄存器减 1
在继续执行用户 程序的同时,准 备又一次传送
DC ＝0 ? 是 请求中断
否
图 5-9 DMA方式的工作流程
31
§5./O 控制方式
§5.1 设备管理概述
CPU与控制寄存器的通信方式:
(1) I/O独立编址
每个控制寄存器分配一个I/O端口号（8位或16位整数），使
用专门的I/O指令，CPU可以读/写控制寄存器。分配给系统中
所有端口的地址空间是完全独立的，与内存的地址空间没有 关系。
优点和缺点:
外部设备不占用内存的地址空间;程序设计时，易于区分是对 内存操作还是对I/O端口操作,但对I/O端口操作的指令类型少，
33
【思考题】（2000年高程试题）从供选择的答案中，选出应填入下面叙述中
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设 备 管 理
四个阶段：
程序I/O——中断I/O——DMA控制——通道 控制。 趋势：提高并行度。
30
5.2.1 程序I/O方式 第 五 章 又称忙--等待方式
查询方式：CPU需花代价不断查询I/O状态 CPU与I/O设备速度不匹配，CPU资源浪费 极大。
设 备 管 理
在该方式中，CPU之所以要不断地测试I/O设 备的状态，就是因为在CPU中无中断机构， 使I/O设备无法向CPU报告它已完成了一个 字符的输入操作。
第 五 章
1) 字节多路通道(Byte Multiplexor Channel) 2) 数组选择通道(Block Selector Channel) 3) 数组多路通道(Block Multiplexor Channel)
设 备 管 理
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字节多路通道 第 五 章
是一种按字节交叉方式工作的通道。它通常都含有许多非分 配型子通道，每一个子通道连接一台I/O设备。
设备硬件无关层
设 备 管 理
设备硬件相关层
设备硬件
4
5.1 I/O系统
第 五 章
设 备 管 理
I/O系统是用于实现数据输入、输出及 数据存储的系统。 在I/O系统中，除了需要直接用于I/O和 存储信息的设备外，还需要有相应的设 备控制器和高速总线。
5
5.1 I/O系统
第 五 章
5.1.1 I/O设备的类型
11
数据总线
第 五 章
设 备 管 理
数据总线是CPU与存储器、CPU与I/O接口设 备之间传送数据信息（各种指令数据信息）的 总线，这些信号通过数据总线往返于CPU与存 储器、CPU与I/O接口设备之间，因此，数据 总线上的信息是双向传输的。 数据总线的宽度决定了CPU一次传输的数据量， 也就决定了CPU的类型与档次。
中各部件之间传送数据的公共通路。
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总线分类
第 五 章
设 备 管 理
按功能分为五大总线： 1、地址总线 2、数据总线 3、控制总线 4、电源线 5、地线（GND）：起屏蔽作用。
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地址总线
第 五 章
设 备 管 理
从CPU发出至各个I/O接口； 地址总线上传送的是CPU向存储器、或I/O接 口设备发出的地址信息，一般由CPU发出并被 送往各个有关的内存单元、或者I/O接口，以 实现CPU对内存或I/O设备的选址。寻址能力 是CPU特有的功能，地址总线上传送的地址信 息是单向传输的。其是采用单向传输，三态控 制（即：高、低电平，高阻）。 CPU地址线数目决定了CPU选址的内存范围。
基本功能 1) 接收和识别命令(控制寄存器存放命令，译码器解释命令) 2) 数据交换 （CPU——控制器——设备,数据寄存器） 3) 标识和报告设备的状态（设备控制器中应设置“状态寄存 器” ） 4) 地址识别 （地址译码器, CPU通过“地址”与设备通信，
设 备 管 理
设备控制器应能识别它所控制的设备地址以及其各寄存器的 地址。）
属于无结构设备。典型字符设备如交互式终端、打印机等。 基本特征是其传输速率较低，另一特征是不可寻址；此外， 常采用中断驱动方式
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5.1.1 I/O设备的类型
第 五 章
3) 按设备的共享属性分类
独占设备：为临界资源 共享设备：是可寻址和可随机访问的。典型设备——磁盘
设 备 管 理
虚拟设备：通过虚拟技术将一台独占设备变换为若干台逻
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程序I/O方式的流程
向I/O控制器发读命令 CPU→I/O
第 五 章
未 就 绪
读I/O控制器的状态
I/O→CPU
检查状态？ 就绪
出错处理 I/O→CPU
设 备 管 理
从I/O控制器中读入字
向内存中写入字
未完 传送完毕？ 完成 执行下一条I/O指令
CPU→内存
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5.2.2 中断I/O 第 五 章
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控制总线 第 五 章 控制总线传送的是各种控制信号，有CPU至存 储器、I/O接口设备的控制信号，有I/O接口送 向CPU的应答信号、请求信号，因此，控制总 线上的信息是双向传输的。控制信号包括时序 信号、状态信号和命令信号（如读写信号、忙 信号、中断信号）等。
设 备 管 理
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总线系统 第 五 章
„
21
5.1.3 I/O通道 第 五 章
1. I/O通道(I/O Channel)设备的引入
在CPU和设备控 制器之间又增设 了通道。
目的：建立独立的I/O操作，不仅使数据的传送能力独立于 CPU，而且也希望有关对I/O操作的组织、管理及其结束处 理也尽量独立，以保证CPU有更多的时间去进行数据处理
总线型I/O系统的结构
设 备 管 理
处理机与I/O设备之间的基本连接都是通过总线实现的。 即处理机连接在总线上，与设备无关。设备则根据需要连 总线类型：ISA、EISA、VESA、PCI、AGP 接在相应的总线上，可多可少，结构和安装均十分灵活
处理机 内存
I/O设备
I/O设备
I/O设备
I/O设备
I/O设备
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5.1.3 I/O通道 第 五 章
3.通道“瓶颈”问题
设备1 控制器1 通道1 控制器2 设备2 设备3 设备4 控制器3 通道2 控制器4 设备5 设备6 设备7
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设 备 管 理
存储器
单通路I/O系统
增加设备到主机间的通 路而不增加通道
5.1.3 I/O通道
第 五 章
解决：采用复联方式
I/O设备 通道1 控制器1 I/O设备 存储器 I/O设备 通道2 控制器2 I/O设备
A 1 A 2 A 3 „子通道A B1 B2 B3 „子通道B 设备 控制器A 控制器B 控制器C 控制器D N1 N2 N3 „子通道N
设 备 管 理
A 1 B1 C1 „A 2 B2 C2 …
C1 C2 C3 „子通道C
„
控制器N
图 5-3 字节多路通道的工作原理 各子通道以时间片轮转方式共享主通道，适用于低、中速设备
第 五 章
2) 按信息交换的单位分类 块设备(Block Device)：用于存储信息，属于有结构设 备。典型的块设备是磁盘。磁盘设备的基本特征是其传输
设 备 管 理
速率较高，另一特征是可寻址，即对它可随机地读/写任一 块；此外，磁盘设备的I/O常采用DMA方式
字符设备(Character Device)：用于数据的输入和输出，
进程启动I/O设备
由CPU向控制器发I/O命令——返回继续执行 原来的任务。
控制器按命令要求控制指定的I/O设备。 I/O设备任务完成，控制器向CPU发中断， CPU转相应中断处理程序 CPU、设备并行工作
设 备 管 理
特点：
提高了系统的资源利用率和吞吐量
以字（节）为单位进行干预
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中断驱动方式的流程
设 备 管 理
多通路I/O系统
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第五章 设备管理
第 五 章
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 I/O系统 I/O控制方式 缓冲管理 设备管理 设备处理 磁盘存储器管理
设 备 管 理
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5.2 I/O控制方式 第 五 章
发展宗旨：
尽量减少主机对I/O控制的干预，把主机从繁 杂的I/O控制事务中解脱出来，以便更多地完 成数据处理任务。
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5.1.2 设备控制器 第 五 章
设 备 管 理
职责：控制一个或多个I/O设备，以实 现I/O设备和计算机之间的数据交换。 是CPU与I/O设备之间的接口。 设备控制器是一个可编址的设备。 分类：控制字符设备的控制器和控制块 设备的控制器
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5.1.2 设备控制器之间传送数据信号 第 五 章
第 五 章
缓冲区管理 设备分配 设备处理 虚拟设备 设备独立性
设 备 管 理
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通用设备管理分层模型 将设备硬件无关层与硬件设备隔 第 五 章
离开来。从设备硬件无关层看， 设备硬件相关层为其提供了一个 相对简洁的I/O功能接口；该接 现代操作系统都采用分层结构构建设备管理模型，一 口屏蔽了设备硬件复杂的操作细 实现I/O缓冲区管理 种常见的设备管理模型如图 节。从设备硬件相关层内部看， 以及设备映射功能 用户进程 该层主要实现了设备驱动功能
向I/O控制器发读命令 CPU→I/O 中断 I/O→CPU 检查状态？ 就绪 从I/O控制器中读入字 出错 I/O→CPU CPU 做 其它事
第 五 章
读I/O控制器的状态
设 备 管 理
向内存中写入字 未完 传送完毕？ 完成 执行下一条I/O指令
CPU→RAM
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5.2.3 DMA方式
第 五 章
1.DMA控制方式的引入
中断I/O，CPU“字节”干预一次，即 CPU→DMA 向I/O控制器 每“字节”传送产生一次中断。 发布读块命令 CPU做其它事 DMA：由DMA控制器直接控制总线传 递数据块。DMA控制器完成从I/O— 中断 读DMA控制 —内存。 器的状态 DMA→CPU DMA特点：数据传输的基本单位是数 据块；数据从设备直接入内存或相 下条指令 反；仅在传送开始和结束时需CPU干 (c) DMA方式 预。
设 备 管 理
I/O通道是一种特殊的处理机，具有执行I/O指令的能力， 并通过执行通道(I/O)程序来控制I/O操作 I/O通道与一般的处理机的区别: ★指令类型单一（主要局限于与I/O操作相关的指令） ★通道没有自己的内存，通道与CPU共享内存，可以有自