第五章设备管理
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精选第五章设备管理-通道缓冲技术
通道程序完成实际I/O，启动I/O设备，执行完毕后， 如果还有下一条指令，则继续执行, 否则表示传输完成，向 CPU发I/O中断，并且通道停止工作。CPU接收中断信号， 从CSW中取得有关信息，决定下一步做什么。
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
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
精选设备管理IO设备
第五章 设 备 管 理
3) 这种分类方式可将I/O (1) 独占设备。 (2) (2) 共享设备。 (3) (3) 虚拟设备。
第五章 设 备 管 理
2. 设备与控制器之间的接口
至设备 控制器
数据信号线 状态信号线
控制信号线
I/O设 备 缓冲 转换器
控制逻辑
信号 数据
图 5-1 设备与控制器间的接口
第五章 设 备 管 理
5.1.2 设备控制器
1. 设备控制器的基本功能 1) 接收和识别命令 2) 2) 数据交换 3) 3) 标识和报告设备的状态 4) 4) 地址识别 5) 5) 数据缓冲 6) 6) 差错控制
第五章 设 备 管 理
2. 设备控制器的组成
CPU与 控 制 器 接 口
数据线
地址线 控制线
T3(缓 冲 3)
T4(缓 冲 4)
(b)
M1
M2
M3
M4
C1
C2
C3
C4
(2) 内存地址寄存器MAR。在输入时，它存放把数据从 设备传送到内存的起始目标地址；在输出时，它存放由内存 到设备的内存源地址。
(3) 数据寄存器DR。用于暂存从设备到内存，或从内存 到设备的数据。
(4) 数据计数器DC。 存放本次CPU要读或写的字(节)数。
第五章 设 备 管 理
3. DMA工作过程 设置AR和DC初值
一是其指令类型单一，这是由于通道硬件比较简单， 其所能执行的命令，主要局限于与I/O操作有关的指令； 再 就是通道没有自己的内存，通道所执行的通道程序是放在主 机的内存中的， 换言之，是通道与CPU共享内存。
第五章 设 备 管 理
2. 通道类型 1) 字节多路通道(Byte Multiplexor Channel)
北航任爱华操作系统课件—第五章_设备管理
通道
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。
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。
第五章设备管理-PPT精品
计算机操作系统
第五章 设备管理
组成
CPU与控制器接口
数据线 地址线
数据寄存器
控制/状态 寄存器
控制线
计算机操作系统
控 制器 与 设备 接 口
控制器 与设备 接口1
数据 状态 控制
… …
I/O逻辑
控制器 与设备 接口i
数据 状态 控制
第五章 设备管理
5.1.3 I/O通道
计算机操作系统
1. I/O通道(I/O Channel)设备的引入
检查
状态？
I/O→CPU 出错
CPU与I/O设备速度不匹配，使得CPU极从大I/O浪控就制费绪器 中读入字 I/O→CPU
向存储器 中写字
CPU→内存
未完
传送
完成？
完成
下条指令
(a) 程序I/O方式
5.2.2 中断驱动I/O控制方式
CPU、设备并行工作 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
计算机操作系统 第五章 设备管理
I /O设备通道、控制器连接方式（多通路）
处理机
内存
I/O通道 控制器
I/O通道 控制器
I/O设备 I/O设备 I/O设备 I/O设备
5.2 I/O控制方式
向I/O控制器 CPU→I/O 发读命令
5.2.1 程序I/O方式
忙-等方式
读I/O控制器 未 的状态 就 绪
★指令类型单一 ★通道没有自己的内存，通道与CPU共享内存
第五章操作系统
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)
新版GMP实务教程 第五章 设备管理(2)ppt课件
二、制药用水管理
（一）制药用水制备
1．原水处理 2．纯化水制备 ➢ 离子交换法 ➢ 电渗析 ➢ 电去离子法 ➢ 反渗透法 ➢ 大孔树脂法 ➢ 过滤法 ➢ 化学方法。 3．注射用水的制备 ➢ 蒸馏法 ➢ 反渗透法
图5-23 二离级子反交渗换透法法纯纯化化水水制制备备工工艺艺流流程程图图
二、制药用水管理 （二）制药用水系统附属设备
计量特性进行全面的评定，确定合法性 检定规程
确☞定合格
报 告 校准报告
检定合格证书、不合格报告
三、计量管理内容
校准管理内容包括：校准周期、校准规程、校准环境、校准记
录与报告、不合格校准结果的处理。
➢校准周期
➢校准规程
✓ 溯源链
✓ 校准标准 ✓ 校准人员 ✓ 校准方法
不合格的仪器采取修理、调整、限制使用、降级、报废处理。
对比项准目 的水。GM纯化P水规定工艺用水通注射常用水分为三类：灭菌饮注射用用水水、
来源 纯化蒸水馏、和离子注交换射、反用渗透水等方。法制得
性状
无色澄明液体，无臭，无味
pH ➢ 饮用符水合规定
➢ 纯化水 氨
硝酸盐
≤3.00×10-6g/100ml ≤6.00×10-6g/100ml
➢ 注射用水 亚硝酸盐
≤2.00×10-6g/100ml
重金属
≤1.00×10-6g/100ml
纯化水经蒸馏所得 无色澄明液体，无臭，无味
5.0～7.0 ≤2.00×10-6g/100ml ≤6.00×10-6g/100ml ≤2.00×10-6g/100ml ≤1.00×10-6g/100ml
由注射用水灭菌制得
①按注射用水项下检 验符合规定； ②符合注射剂项下〔 《中国药典》（2010 年版二部）〕附录ⅠB 规定
第5章 设备综合管理
（2） 保证设备精度，提高合格品率。现在设备的自动化程度不断提高，产品质量越来越取决于设备的精度与性能。为此，提高设备的精度和性能才能提高产品的合格品率。
（一） 设备综合管理的主要目的设备综合管理的主要目的是用技术上先进、经济上合理的装备，采取有效措施，保证设备高效率、长周期、安全、经济地运行，以保证企业获得最好的经济效益。
二、设备的更新
1．有形磨损设备在寿命期内，无论在使用还是闲置状态，都会因其形态产生变化而逐渐损坏，设备物质形态的这种逐渐变化造成的损耗，称为有形磨损。有形磨损根据产生的原因可分为使用磨损和自然磨损两种。设备在使用中，由于输入能量而运转，产生摩擦、振动、疲劳，致使相对运动的零部件实体产生磨损，这种有形磨损称为使用磨损。设备寿命期内，由于自然力量的作用或因保管不善而造成的锈蚀、老化、腐朽，甚至引起工作精度和工作能力的丧失，称为自然磨损。
一、设备的选择
沉稳
设备的环保性是指设备的噪声和设备排放的有害物质对环境的污染程度。选择设备时，要选择能把“三废”（废水、废气、废渣）和噪声控制在一定的标准范围之内的设备，要求设备配备相应治理“三废”（废水、废气、废渣）的附属装置或净化设备。
5.环保性
设备的成套性是指设备要配套。要使设备尽快形成生产能力，应考虑：单机配套，即备件、配件、随机工具要成套；机组配套，即一组机器的主机、辅机、控制装置等要配套；工程项目配套，即一个新建项目的各种机器设备要配套；等等。
（二） 设备经济管理
（三） 设备综合效率管理
（1） 提高设备性能开动率。加强设备的技术改造，提高设备性能和缩短理论加工节拍；不断地优化产品的实际加工节拍。
（3） 控制设备停机时间。为了参与国际竞争，提出了“销、供、产”生产经营模式，这样就要求企业加快流动资金的周转和提高企业的柔性，严格控制设备的各项停机时间，追求“0”目标。
（一） 设备综合管理的主要目的设备综合管理的主要目的是用技术上先进、经济上合理的装备，采取有效措施，保证设备高效率、长周期、安全、经济地运行，以保证企业获得最好的经济效益。
二、设备的更新
1．有形磨损设备在寿命期内，无论在使用还是闲置状态，都会因其形态产生变化而逐渐损坏，设备物质形态的这种逐渐变化造成的损耗，称为有形磨损。有形磨损根据产生的原因可分为使用磨损和自然磨损两种。设备在使用中，由于输入能量而运转，产生摩擦、振动、疲劳，致使相对运动的零部件实体产生磨损，这种有形磨损称为使用磨损。设备寿命期内，由于自然力量的作用或因保管不善而造成的锈蚀、老化、腐朽，甚至引起工作精度和工作能力的丧失，称为自然磨损。
一、设备的选择
沉稳
设备的环保性是指设备的噪声和设备排放的有害物质对环境的污染程度。选择设备时，要选择能把“三废”（废水、废气、废渣）和噪声控制在一定的标准范围之内的设备，要求设备配备相应治理“三废”（废水、废气、废渣）的附属装置或净化设备。
5.环保性
设备的成套性是指设备要配套。要使设备尽快形成生产能力，应考虑：单机配套，即备件、配件、随机工具要成套；机组配套，即一组机器的主机、辅机、控制装置等要配套；工程项目配套，即一个新建项目的各种机器设备要配套；等等。
（二） 设备经济管理
（三） 设备综合效率管理
（1） 提高设备性能开动率。加强设备的技术改造，提高设备性能和缩短理论加工节拍；不断地优化产品的实际加工节拍。
（3） 控制设备停机时间。为了参与国际竞争，提出了“销、供、产”生产经营模式，这样就要求企业加快流动资金的周转和提高企业的柔性，严格控制设备的各项停机时间，追求“0”目标。
【Linux操作系统】第5章--设备管理
对于SCSI硬盘，执行的命令如下：
[root@redflag /root]#mount –t vfat /dev/sda4 /mnt/windows
使用“-t vfat”选项，是因为Windows 下文件系统是FAT 32格式的。
【说明】 我们可以通过修改/etc/fstab 文件，使得系统每次启动时自动加载。 /etc/fstab文件的内容如下：
如何处理缓冲，字符设备是靠自己实现
缓冲，块设备通常以512字节或1024字节
(甚至更大)的组块进行通信，它们通过系
设备驱动程序和设备文件很详细地
标明了设备是字符设备还是块设备。要
识别一个设备的类型，只需要查看一下
设备文件中的权限位就可以了。如果权 限位中的第一个字符是b，则该设备就是 块设备；若是c，则说明它是字符设备。 如图5-1所示的是我们从/dev目录清单中 摘录的一段，用户可以由权限位的第一 个字符来判断设备是何种类型。
/dev/hda7
/
reiserfs
defaults,notail
1
1
/dev/hda5
/mnt/windows
vfat
defaults
0
0
/dev/cdrom /mnt/cdrom
iso9660
noauto,owner,ro
0
0
/dev/hda6
swap
swap
defaults
0
0
/dev/fd0 none none
指可以通过SMB网络来访问的连接于非
本地系统的打印队列。
④ NetWare Printer(NCP)：指可以通
过NetWare网络来访问的连接于非本地系
新版GMP实务教程__第五章_设备管理(1)
➢设备管Байду номын сангаас原则
✓ 保障安全原则 ✓ 满足生产工艺原则 ✓ 保障生产原则 ✓ 方便操作和维护原则 ✓ 有利于洁净原则
设备管理包括选型设计、购入或加工、安装、调试、校准、运行、使用、检修、维护、
保养、调拨，到鉴定、报废的全过程管理。 ♥ ☞
➢设备管理组织
✓ 管理组织 ✓ 管理职责 ☞ ✓ 管理档案 ☞
➢设备管理原则
✓ 保障安全原则 ✓ 满足生产工艺原则 ✓ 保障生产原则 ✓ 方便操作和维护原则 ✓ 有利于洁净原则
设备管理包括选型设计、购入或加工、安装、调试、校准、运行、使用、检修、维护、
保养、调拨，到鉴定、报废的全过程管理。 ♥ ☞
➢设备管理组织
✓ 管理组织 ✓ 管理职责 ☞ ✓ 管理档案 ☞
第八十六条 用于药品生产或检验的设备和仪器，应当有使用日志，记录内容包括使用、清洁、维护和维修情况以及日期、时间、 所生产及检验的药品名称、规格和批号等。 ♥ 第八十七条 生产设备应当有明显的状态标识，标明设备编号和内容物（如名称、规格、批号）；没有内容物的应当标明清洁状态。
♥ 第八十八条 不合格的设备如有可能应当搬出生产和质量控制区，未搬出前，应当有醒目的状态标识。 第八十九条 主要固定管道应当标明内容物名称和流向。 ♥
课程《药品生产质量管理技 术》
教材：新版GMP实务教程
第五章 设备
• 教学目的： • 学习GMP的条例 • 教学重难点： • 1.设备管理使用
管理
内容提要：
GMP（2010年修订）第五章 设备 第一节 原 则
第七十一条 设备的设计、选型、安装、改造和维护必须符合预定用途，应当尽可能降低产生污染、交叉污染、混淆和差错的风险， 便于操作、清洁、维护，以及必要时进行的消毒或灭菌。 ♥ 第七十二条 应当建立设备使用、清洁、维护和维修的操作规程，并保存相应的操作记录。 第七十三条 应当建立并保存设备采购、安装、确认的文件和记录。 ♥ 第二节 设计和安装
✓ 保障安全原则 ✓ 满足生产工艺原则 ✓ 保障生产原则 ✓ 方便操作和维护原则 ✓ 有利于洁净原则
设备管理包括选型设计、购入或加工、安装、调试、校准、运行、使用、检修、维护、
保养、调拨，到鉴定、报废的全过程管理。 ♥ ☞
➢设备管理组织
✓ 管理组织 ✓ 管理职责 ☞ ✓ 管理档案 ☞
➢设备管理原则
✓ 保障安全原则 ✓ 满足生产工艺原则 ✓ 保障生产原则 ✓ 方便操作和维护原则 ✓ 有利于洁净原则
设备管理包括选型设计、购入或加工、安装、调试、校准、运行、使用、检修、维护、
保养、调拨，到鉴定、报废的全过程管理。 ♥ ☞
➢设备管理组织
✓ 管理组织 ✓ 管理职责 ☞ ✓ 管理档案 ☞
第八十六条 用于药品生产或检验的设备和仪器，应当有使用日志，记录内容包括使用、清洁、维护和维修情况以及日期、时间、 所生产及检验的药品名称、规格和批号等。 ♥ 第八十七条 生产设备应当有明显的状态标识，标明设备编号和内容物（如名称、规格、批号）；没有内容物的应当标明清洁状态。
♥ 第八十八条 不合格的设备如有可能应当搬出生产和质量控制区，未搬出前，应当有醒目的状态标识。 第八十九条 主要固定管道应当标明内容物名称和流向。 ♥
课程《药品生产质量管理技 术》
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第五章 设备
• 教学目的： • 学习GMP的条例 • 教学重难点： • 1.设备管理使用
管理
内容提要：
GMP（2010年修订）第五章 设备 第一节 原 则
第七十一条 设备的设计、选型、安装、改造和维护必须符合预定用途，应当尽可能降低产生污染、交叉污染、混淆和差错的风险， 便于操作、清洁、维护，以及必要时进行的消毒或灭菌。 ♥ 第七十二条 应当建立设备使用、清洁、维护和维修的操作规程，并保存相应的操作记录。 第七十三条 应当建立并保存设备采购、安装、确认的文件和记录。 ♥ 第二节 设计和安装
操作系统第5章设备管理
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 设备管理器
七、打印机 1、一台电脑允许安装多台本地或网络打印机，但同一 时刻只有一台打印机是默认打印机。 2、安装打印机：开始菜单→“设备和打印机”→添加 打印机。则可添加本地或网络打印机。（注：带USB 接口的打印机不需要手动安装，因其支持即插即用） 3、安装本地打印机时通常需要选择“打印机端口”、 选择打印机型号、输入打印机名称等步骤。安装完成 后可单击“打印测试页”按钮进行测试。
三、程序兼容性设置。 1、如果某个程序是针对老版本的Windows系统开发的，那么在新 的操作系统上运行时可能会出现不兼容现象，此时用户可尝试使 用Windows的兼容模式来运行该程序。 2、手动选择兼容模式：右击程序的快捷方式，从快捷菜单中选 择“属性”命令→在“属性”对话框中选择“兼容性”选项卡→ 勾选中“以兼容模式运行这个程序→在下拉列表框中选择某种兼 容模式。如果用户想让该设置对所有用户都有效，可单击“更改 所有用户的设置”来完成相应的设置。 3、系统自动选择兼容模式：如果用户不知道软件的兼容模式， 可以让系统自动查找和设置该软件的兼容模式。右击应用程序快 捷方式图标，在快捷菜单中选择“兼容性疑难解答”命令，系统 将开始自动检测程序兼容性问题，检测完成后，选择“尝试建议 的设置”按钮。再按提示一步步完成设置。
3、更新驱动程序：通过更新驱动程序，可完善计算机的硬件性 能。要更新驱动程序，可从“设备管理器”窗口中完成，打开 “设备管理器”可用以下方法。 （1）控制面板→设备管理器（按图标）或控制面板→硬件和声音 （按类别）→设备管理器，可打开设备管理器窗口。 （2）右击“计算机”图标，从快捷菜单中选择“设备管理器” （3）在“设备管理器”窗口中可从以下方法来更新驱动程序 ① 选中需更新驱动程序的设备，从“操作”菜单中选择“更新驱 动程序软件”命令。 ② 选中需更新驱动程序的设备，从快捷菜单中选择“更新驱动程 序软件”命令。 ③ 双击设备（或右击设备，从快捷菜单中选择“属性”命令）， 从打开的设备属性对话框中选择“驱动程序”选项卡，单击“更 新驱动程序”按钮。 注：如果更新了驱动程序，设备不能正常使用，可从设备属性对 话框中的“驱动程序”选项卡单击“回滚驱动程序”按钮，将驱 动程序回滚到以前安装的驱动程序。
实验室管理第五章实验室设备器材管理PPT课件
职责： 1 、品管部主管负责年度校正计划之审核,并由总经理核准。 2 、品管部计量员负责计量仪器统计、管理与校正之计划的编
制和执行。 3 、各使用部门负责计量仪器的安装、使用、保养、日常校正、
异常反馈和定期送检
计划管理
仪器采购可行 性计划的编制 与审批、仪器 设备的选型和 论证、计划实 施、调整与变 更、检查与评 估。
标识 剧毒化学品 强腐蚀性化学品 一般化学品 专人管理 领用记录 药品配制
废弃药品处理
存放：普通的化学试剂按照无机物、有机
物、指示剂、培养基等分层存放；危险品试 剂要单独设铁板专柜存放于阴凉通风处，并 建立危险试剂管理档案，专人上锁管理，严 禁外流。
药品配制：标定标准溶液需两人进行，
分别各做四平行样，取平均值作为结果，每 人四次平行测定结果极差相对值不得大于重 复性临界极差[CrR95(4)]的相对值0.15%， 两人共八次测量结果的极差相对值不得大于 重复性临界极差[CrR95(4)]的相对值0.18%。
2.食品企业实验室仪器管理
备件管理计划（生产部车
间主任、维修工）
生产部设备管理
备件管理计划
否
审核
生产设备备件由生产主管或维修组长上 报设备管理员，经过设备管理员整理备件计 划上报设备部进行审核，审核通过交采购部 进行采购，采购回来备件由设备主管进行验 收，合格进行入库、登记、保存、发放
六、实验室管理评价
不符合检测和校正工作的控制
实验室应通过实施质量方针和目标，应用审核结果、数据分析、
纠正措施和预防措施组成的循环式管理评审模式来持续改进实
验室管理体系的有效性。
数据分析
五大基本 内容
调查原因 纠正措施的选择和实施
执行监控和附加审核
制和执行。 3 、各使用部门负责计量仪器的安装、使用、保养、日常校正、
异常反馈和定期送检
计划管理
仪器采购可行 性计划的编制 与审批、仪器 设备的选型和 论证、计划实 施、调整与变 更、检查与评 估。
标识 剧毒化学品 强腐蚀性化学品 一般化学品 专人管理 领用记录 药品配制
废弃药品处理
存放：普通的化学试剂按照无机物、有机
物、指示剂、培养基等分层存放；危险品试 剂要单独设铁板专柜存放于阴凉通风处，并 建立危险试剂管理档案，专人上锁管理，严 禁外流。
药品配制：标定标准溶液需两人进行，
分别各做四平行样，取平均值作为结果，每 人四次平行测定结果极差相对值不得大于重 复性临界极差[CrR95(4)]的相对值0.15%， 两人共八次测量结果的极差相对值不得大于 重复性临界极差[CrR95(4)]的相对值0.18%。
2.食品企业实验室仪器管理
备件管理计划（生产部车
间主任、维修工）
生产部设备管理
备件管理计划
否
审核
生产设备备件由生产主管或维修组长上 报设备管理员，经过设备管理员整理备件计 划上报设备部进行审核，审核通过交采购部 进行采购，采购回来备件由设备主管进行验 收，合格进行入库、登记、保存、发放
六、实验室管理评价
不符合检测和校正工作的控制
实验室应通过实施质量方针和目标，应用审核结果、数据分析、
纠正措施和预防措施组成的循环式管理评审模式来持续改进实
验室管理体系的有效性。
数据分析
五大基本 内容
调查原因 纠正措施的选择和实施
执行监控和附加审核
设备管理PPT课件
中断驱动方式可以成百倍地提高CPU的利用率。
2021/7/28
1313
分析
同前相比，CPU利用率大大提高。
缺点：每台设备每输入输出一个字节的数据都有一次中断。如 果设备较多时，中断次数会很多，使CPU的计算时间大大减 少。
为减少中断对CPU造成的负担，可采用DMA方式和通道方式。
2021/7/28
继续对该标志进行测试，转2，为0表示输入机已将输入数据 送入控制器的数据寄存器中，转3 3、 把数据从数据缓冲区中读走，并置busy为1。
所谓“程序循环测试”的数据传输方式，就是指用户进程使 用启动设备后，不断地执行测试指令，去测试所启动设备的 状态寄存器。只有在状态寄存器出现了所需要的状态后，才 停止测试工作，完成输入/输出。忙----0
在程序I/O方式中，由于CPU的高速性和I/O设备的低 速性， 致使CPU的绝大部分时间都处于等待I/O设备完成 数据I/O的循环测试中， 造成对CPU的极大浪费。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。
2021/7/28
2121
2.I/O系统层次及功能
用户层软件 设备独立性软件 设备驱动程序 中断处理程序
实现与用户交互的接 口，产生I/O请求
负责实现与设备驱动器的统一接口、 设备命名，设备的保护，设备的分
配与释放，缓冲等。
与硬件直接相关，负责具体实现系 统对设备发出的操作指令，驱动
I/O设备工作的驱动程序
设备； ④ 缓冲管理，即对字符设备和块设备的缓冲区进行
有效的管理， 以提高I/O的效率；⑤ 差错控制。I/O操作中，
大多数错误都与设备有关，所以主要由设备驱动程序处理，
新版GMP实务教程__第五章_设备管理
使用管理
操作培训 规范操作 设备编号 状态标志 使用记录
清洁管理 维修管理
使用管理
操作培训 规范操作 设备编号 状态标志 使用记录
清洁管理 维修管理
设备编号原则如下： （1）设备编号基本体现所属的使用部门； （2）用于同一剂型和规格的设备在编号中能体现统一性； （3）设备编号能表现集群型设备特点。
使用管理
操作培训 规范操作 设备编号 状态标志 使用记录
清洁管理 维修管理
设备的清洁内容一般为清洁、消毒、灭菌、干燥等。 ♥ 清洁方式常可分为就地清洁、移动清洁和混合清洁。 ♥ 移动清洁又可分为整机移动清洁和拆卸式移动清洁。 ♥
使用管理
操作培训 规范操作 设备编号 状态标志 使用记录
ห้องสมุดไป่ตู้
档案内容包括： （1）设备编号、设备名称、型号、规格、生产能力、生产厂家； （2）设备图纸、说明书、随机附件、易损件、验收文件、工具清 单、等技术资料、装箱单、拆箱单。 （3）安装位置、施工图； （4）运行记录、检修、维护、保养记录、设备改造记录； （5）验证记录； （6）事故记录； （7）对所有管线，特别是隐蔽工程，应绘制水、电、气（汽）、 真空、冰盐水冷冻、空调、空气净化系统图。
设备管理包括选型设计、购入或加工、安装、调试、校准、运行、使用、检修、维护、 保养、调拨，到鉴定、报废的全过程管理。 ♥ ☞
设备管理组织
管理组织 管理职责 管理档案
☞ ☞
设备管理原则
保障安全原则 满足生产工艺原则 保障生产原则 方便操作和维护原则 有利于洁净原则
课程《药品生产质量管理技术》 教材：新版GMP实务教程
第五章 设备管理
制药工程学院
内容提要：
操作系统 第五章 设备管理
内部设备：CPU 、内存等。 外部设备(I/O设备)：输入输出设 备、外存设备以及终端设备等。
第1-8页
青岛科技大学信息科学技术学院
I/O设备分类
1) 按设备的使用特性分类
2) 按传输速率分类
3) 按信息交换的单位分类
4) 按设备的共享属性分类
第1-9页
青岛科技大学信息科学技术学院
1）按设备的使用特性分类
第1-13页
青岛科技大学信息科学技术学院
计算机外围设备的分类
第1-14页
青岛科技大学信息科学技术学院
5.1.3 设备控制器
设备控制器：是CPU和I/O设备之间的接口， 接收从CPU发来的命令，并去控制I/O设备 工作，以使CPU从繁琐的设备控制事务中 解脱出来。 可控制一个或多个I/O设备。
第1-29页
青岛科技大学信息科学技术学院
DMA控制器中设置的寄存器
(1) 命令/状态寄存器(CR)：接收从CPU发来的I/O命 令，或有关控制信息，或设备的状态。 (2) 内存地址寄存器(MAR)：
输入时，存放把数据从设备传送到内存的起始目标地址； 输出时，存放由内存到设备的内存源地址。
第1-28页
青岛科技大学信息科学技术学院
5.2.3直接存储器访问(DMA)I/O控制方式
直接存储器访问控制方式（Direct Memory Access control ）：
数据传输的基本单位是数据块； 外围设备和内存之间开辟直接的数据交换通道; 仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时， 才，需要CPU干预，整块数据的传送在DMA控制 器的控制下完成。
传送 完成？ 完成 下一条指令
读D 控制 MA 器的状态
下一条指令 (c) DMA 方式
第1-8页
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I/O设备分类
1) 按设备的使用特性分类
2) 按传输速率分类
3) 按信息交换的单位分类
4) 按设备的共享属性分类
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1）按设备的使用特性分类
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青岛科技大学信息科学技术学院
计算机外围设备的分类
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5.1.3 设备控制器
设备控制器：是CPU和I/O设备之间的接口， 接收从CPU发来的命令，并去控制I/O设备 工作，以使CPU从繁琐的设备控制事务中 解脱出来。 可控制一个或多个I/O设备。
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DMA控制器中设置的寄存器
(1) 命令/状态寄存器(CR)：接收从CPU发来的I/O命 令，或有关控制信息，或设备的状态。 (2) 内存地址寄存器(MAR)：
输入时，存放把数据从设备传送到内存的起始目标地址； 输出时，存放由内存到设备的内存源地址。
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5.2.3直接存储器访问(DMA)I/O控制方式
直接存储器访问控制方式（Direct Memory Access control ）：
数据传输的基本单位是数据块； 外围设备和内存之间开辟直接的数据交换通道; 仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时， 才，需要CPU干预，整块数据的传送在DMA控制 器的控制下完成。
传送 完成？ 完成 下一条指令
读D 控制 MA 器的状态
下一条指令 (c) DMA 方式
第五章 郑州轻工业学院计算机操作系统—— 设备管理-考研
因为独占设备属于临界资源，所以多个并发进程
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
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。
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§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
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§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，
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【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
第5章-设备管理-习题
第5章设备管理5.4习题5.4.1 基本题一．判断题(正确的在括号中记√,错误的记×)1.磁盘比磁鼓更适合用作分页设备。
( )2.当平均队列较小时,所有磁盘调度算法都退化为FCFS算法。
( )3.与CPU相比,通道处理I/O的功能较强,但价格较高。
( )4.在SPOOLing系统中,对用户进程的设备申请,系统将物理字符设备按时间片方式分配给用户进程使用。
( )5.磁盘是共享设备,所以每一时刻可有若干个进程同时与它交换信息。
( )6.一个盘块的物理地址由三个参数唯一确定的,它们是柱面号、盘面号和扇区号。
( )7.公用缓冲区方式通常采用缓冲池。
( )8.扇区排队算法只能用于固定头设备。
( )9.设备独立性是指系统具有使用不同设备的能力。
( )10.移臂调度的目标是使磁盘旋转周数最小。
( )二．选择题1.从资源分配角度看,外设可分为若干种,其中不包括_________。
A.虚拟设备B.物理设备C.独占设备D.共享设备2.在一般大型计算机系统中,主机对外围设备的控制可通过通道、控制器和设备三个层次来实现。
下述的叙述中正确的叙述是___________。
A.控制器可控制通道,设备在通道控制下工作。
B.通道控制控制器,设备在控制器控制下工作。
C.通道和控制器分别控制设备。
D.控制器控制通道和设备的工作。
3.引入缓冲的主要目的是________________。
A.改善CPU和I/O设备之间速度不匹配的情况B.节省内存C.提高CPU的利用率D.提高I/O设备的效率4.下面关于设备属性的论述中,正确的论述是________。
A.字符设备的一个基本特征是可寻址的,即能指定输入时的源地址和输出时的目标地址。
B.共享设备必须是可寻址的和随机访问的设备。
C.共享设备是指在同一时刻允许多个进程同时访问的设备。
D.在分配共享设备和独占设备时,都可能引起进程死锁。
5.在I/O设备控制的发展过程中,最主要的推动因素是__________。
计算机网络基础-设备管理-设置口令
实验案例二：密码恢复
50分钟完成
管理员主机 192.168.1.2
F0/0 192.168.1.1
F0/1 10.0.0.1
管理IP为 10.0.0.2
SW1
R1
任务二 密码设置
配置Console口密码
sw1(config)#line console 0 sw1(config-line)#password cisco sw1(config-line)#login
sw1#show running-config …… line con 0 password cisco login …… end
任务二 密码设置
sw1(config)# interface vlan 1 sw1(config-if)# ip address 192.168.1.10 255.255.255.0 sw1(config-if)# no shutdown
sw1(config)# line vty 0 4 sw1(config-line)# password cisco sw1(config-line)# login
小结
IOS的备份、恢复和升级
设备管理
路由器、交换机的密码设置与恢复
路由器硬件概述
Cisco分
第三章 设备管理
需求描述 实现管理员主机对交换机和路由器的远程管理 设备上配置的密码都要被加密 实现思路 主机和SW1不在同一网段，SW1需要配置默认网关 远程登录管理需要配置特权密码 使用service password-encryption命令对密码加密 学员练习
确认目的文件名称，默认为startup-config，此处回车即可
保存当前配置文件 将当前运行配置保存为启动加载配置
50分钟完成
管理员主机 192.168.1.2
F0/0 192.168.1.1
F0/1 10.0.0.1
管理IP为 10.0.0.2
SW1
R1
任务二 密码设置
配置Console口密码
sw1(config)#line console 0 sw1(config-line)#password cisco sw1(config-line)#login
sw1#show running-config …… line con 0 password cisco login …… end
任务二 密码设置
sw1(config)# interface vlan 1 sw1(config-if)# ip address 192.168.1.10 255.255.255.0 sw1(config-if)# no shutdown
sw1(config)# line vty 0 4 sw1(config-line)# password cisco sw1(config-line)# login
小结
IOS的备份、恢复和升级
设备管理
路由器、交换机的密码设置与恢复
路由器硬件概述
Cisco分
第三章 设备管理
需求描述 实现管理员主机对交换机和路由器的远程管理 设备上配置的密码都要被加密 实现思路 主机和SW1不在同一网段，SW1需要配置默认网关 远程登录管理需要配置特权密码 使用service password-encryption命令对密码加密 学员练习
确认目的文件名称，默认为startup-config，此处回车即可
保存当前配置文件 将当前运行配置保存为启动加载配置
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目录表
Hash函数
键值K
H
(3) 索引文件
(4) Hash文件的逻辑结构
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7.3 文件的物理结构
一、连续分配 文件占用连续的盘块 优缺点：对顺序文件的存取速度最快、空间
限制。需知道文件的长度，存在外存碎片。
文件A 0 12 3
文件B 4 56 7
8 9 10 11 文件C
12 13 14 15
第七章 文件管理
计算机中大量的文件与数据，存放 在不同的存储介质中，用户和系统在使 用时需要频繁地对它们进行访问。为此， 在操作系统中引入并建立了文件管理系 统，以完成外存上的大量文件信息的管 理。
本章主要讲述文件与文件系统、文 件的组织和存取，以及文件的保护。
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本章主要内容
7.1 文件和文件系统 7.2 文件的逻辑结构 7.3 文件的物理结构 7.4 文件目录管理 7.5 文件存储空间的管理 7.6 文件共享和保护
变长记录读写指针读写完一个记录，
指针便执行Rp=Rp+Li+1
(Li为i记录长度，1？，p228图7-3）。
(2) 顺序文件
优点：适合批量存取，可存放在磁带上。定长记录可直接存
取。
缺点：增加、删除记录困难。增加一个运行事务文件。 跳转到第一页
(3) 索引文件 为文件建立一个按记录键排序的索引文件，记录每条记录的
跳转到第一页
(1)堆文件（无结构文件） 以字节为单位，用读写指针来指出
下一个要访问字符。记录文件的特例。 访问速率慢。
（2) 顺序文件
(1) 堆文件
按记录的输入顺序排列；按某种关键字排列。利用有效的
查找算法提高查找速度。
定长记录读写指针指向下一个读写记录
的首地址。读写完一个记录，指针便执行
Rp=Rp+L(记录长度）。
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7.1 文件和文件系统
7.1.1 文件
文件：具有名字的一组相关元素的集合。文件分无结构和结构：域(基本
数据项）、记录（数据项组合）、数据库 。文件具有属性。
7.1.2 文件的分类
普通文件、特殊文件、目录文件
7.1.3 文件系统管理
（1）文件存储空间的管理。分配和回收存储空间，提高存储 空间的利用率。
更好的安全性
每一个文件都在主控文件表MFT中占一条记录。在NTFS分区
上，可以为共享资源、文件夹以及文件设置访问许可权限。许可
的设置包括两方面的内容：一是允许哪些组或用户对文件夹、文
件和共享资源进行访问；二是获得访问许可的组或用户可以进行
什么级别的访问。通过安全日志就可以查看哪些组或用户对文件
夹、文件或活动目录对象进行了什么级别的操作，从而发现系统
可能面临的非法访问，通过采取相应的措施，将这种安全隐患减
到最低。
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跳转到第一页
磁盘空间的有效管理
NTFS采用了更小的簇,可以更有效率地管理磁盘空间。在Win 2000的FAT32文件系统的情况下，分区大小在2GB～8GB时簇的大 小为4KB；分区大小在8GB～16GB时簇的大小为8KB；分区大小 在16GB～32GB时,簇的大小则达到了16KB。而Win 2000的NTFS文 件系统，当分区的大小在2GB以下时，簇的大小都比相应的FAT32 簇小;当分区的大小在2GB以上时(2GB～2TB),簇的大小都为4KB。 相比之下，NTFS可以比FAT32更有效地管理磁盘空间，最大限度 地避免了磁盘空间的浪费。LCN和VCN
FAT16，64个盘块时，则达到2048MB。内部零头 大。FAT32一个簇在FAT表占4个字节，固定4KB，即8 个盘块，最大空间2TB。但是FAT32分配表扩大，运行 速度变慢。文件长度最大4GB。 4.NTFS：NTFS是Windows NT以及之后的Windows 2000、 Windows XP、Windows Server 2003、Windows Server 2008、Windows Vista和Windows 7的标准文件系统。 NTFS取代了文件分配表（FAT）文件系统，为Microsoft 的Windows系列操作系统提供文件系统。
16 17 18 19
文件目录
文件名 起始块 长度
文件A
1
3
文件B
6
5
文件C
15
2
连续文件分配
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二、链接分配
1.隐式链接：起始块号和结束块号。簇的分配方式可 改变检索速度。
优缺点：存取速度较慢、不适合直接存取、空间不 连续
文件B 0 12 3 4 56 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
2. 对对象管理和操纵的软件集合：文件系统的功能、文件系 统核心。
3. 文件系统的接口
文件系统接口 对对象操纵和管理的软件集合 对象及其属性
文件系统模型
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7.2 文件的逻辑结构
原则： 速度、维护、空间、保护 两大类： 无结构的字符流、有结构的记录型 存取方法： 顺序存取、随机存取、按鍵存取
（2）实现文件名到物理地址的映射：这一映射功能对用户是 透明的，用户不必了解文件的存放位置和查找方法，只须给 出文件名即可。
（3）实施对文件的操作：建立、删除、读写和目录操作。
（4）实现文件的共享和提供文件保护功能。
（5）提供操作文件的接口：命令、程序、菜单等操作文件的
方式。
跳转到第一页
7.1.4 文件系统模型 1. 对象及其属性：文件、目录、磁盘空间
长度和指向该记录的指针。顺序和直接存取都 索引分为完全索引，部分索引（分组索引）。 优点：查找快，适合很少对所有数据进行处理的应用中。 缺点：索引占用存储空间，修改文件，修改索引文件
(4) 直接文件 由Hash函数所求得的记录地址指向一个目录表的表目。该表
目内容指向记录对应的地址。
完全索引 完全索引 部分索引
文件名 文件B
文件目录
起始分配
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2.显式链接：链接文件的各物理指针，显式的存放在内 存中一张表中（FAT）。每个表项中存放一个盘块号 优缺点：对文件的查找在内存中，减少了访问磁盘的次 数。FAT占用内存。
显式链接文件分配
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3.FAT：MS-DOS使用的是FAT12，磁盘的每个卷划分 一个单独区存放文件目录信息和FAT表。一个扇区512 字节，每个磁盘分区容量2MB。以簇为单位分配，如果 一个簇包含8个扇区，则64MB。
Hash函数
键值K
H
(3) 索引文件
(4) Hash文件的逻辑结构
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7.3 文件的物理结构
一、连续分配 文件占用连续的盘块 优缺点：对顺序文件的存取速度最快、空间
限制。需知道文件的长度，存在外存碎片。
文件A 0 12 3
文件B 4 56 7
8 9 10 11 文件C
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第七章 文件管理
计算机中大量的文件与数据，存放 在不同的存储介质中，用户和系统在使 用时需要频繁地对它们进行访问。为此， 在操作系统中引入并建立了文件管理系 统，以完成外存上的大量文件信息的管 理。
本章主要讲述文件与文件系统、文 件的组织和存取，以及文件的保护。
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本章主要内容
7.1 文件和文件系统 7.2 文件的逻辑结构 7.3 文件的物理结构 7.4 文件目录管理 7.5 文件存储空间的管理 7.6 文件共享和保护
变长记录读写指针读写完一个记录，
指针便执行Rp=Rp+Li+1
(Li为i记录长度，1？，p228图7-3）。
(2) 顺序文件
优点：适合批量存取，可存放在磁带上。定长记录可直接存
取。
缺点：增加、删除记录困难。增加一个运行事务文件。 跳转到第一页
(3) 索引文件 为文件建立一个按记录键排序的索引文件，记录每条记录的
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(1)堆文件（无结构文件） 以字节为单位，用读写指针来指出
下一个要访问字符。记录文件的特例。 访问速率慢。
（2) 顺序文件
(1) 堆文件
按记录的输入顺序排列；按某种关键字排列。利用有效的
查找算法提高查找速度。
定长记录读写指针指向下一个读写记录
的首地址。读写完一个记录，指针便执行
Rp=Rp+L(记录长度）。
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7.1 文件和文件系统
7.1.1 文件
文件：具有名字的一组相关元素的集合。文件分无结构和结构：域(基本
数据项）、记录（数据项组合）、数据库 。文件具有属性。
7.1.2 文件的分类
普通文件、特殊文件、目录文件
7.1.3 文件系统管理
（1）文件存储空间的管理。分配和回收存储空间，提高存储 空间的利用率。
更好的安全性
每一个文件都在主控文件表MFT中占一条记录。在NTFS分区
上，可以为共享资源、文件夹以及文件设置访问许可权限。许可
的设置包括两方面的内容：一是允许哪些组或用户对文件夹、文
件和共享资源进行访问；二是获得访问许可的组或用户可以进行
什么级别的访问。通过安全日志就可以查看哪些组或用户对文件
夹、文件或活动目录对象进行了什么级别的操作，从而发现系统
可能面临的非法访问，通过采取相应的措施，将这种安全隐患减
到最低。
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磁盘空间的有效管理
NTFS采用了更小的簇,可以更有效率地管理磁盘空间。在Win 2000的FAT32文件系统的情况下，分区大小在2GB～8GB时簇的大 小为4KB；分区大小在8GB～16GB时簇的大小为8KB；分区大小 在16GB～32GB时,簇的大小则达到了16KB。而Win 2000的NTFS文 件系统，当分区的大小在2GB以下时，簇的大小都比相应的FAT32 簇小;当分区的大小在2GB以上时(2GB～2TB),簇的大小都为4KB。 相比之下，NTFS可以比FAT32更有效地管理磁盘空间，最大限度 地避免了磁盘空间的浪费。LCN和VCN
FAT16，64个盘块时，则达到2048MB。内部零头 大。FAT32一个簇在FAT表占4个字节，固定4KB，即8 个盘块，最大空间2TB。但是FAT32分配表扩大，运行 速度变慢。文件长度最大4GB。 4.NTFS：NTFS是Windows NT以及之后的Windows 2000、 Windows XP、Windows Server 2003、Windows Server 2008、Windows Vista和Windows 7的标准文件系统。 NTFS取代了文件分配表（FAT）文件系统，为Microsoft 的Windows系列操作系统提供文件系统。
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文件目录
文件名 起始块 长度
文件A
1
3
文件B
6
5
文件C
15
2
连续文件分配
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二、链接分配
1.隐式链接：起始块号和结束块号。簇的分配方式可 改变检索速度。
优缺点：存取速度较慢、不适合直接存取、空间不 连续
文件B 0 12 3 4 56 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
2. 对对象管理和操纵的软件集合：文件系统的功能、文件系 统核心。
3. 文件系统的接口
文件系统接口 对对象操纵和管理的软件集合 对象及其属性
文件系统模型
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7.2 文件的逻辑结构
原则： 速度、维护、空间、保护 两大类： 无结构的字符流、有结构的记录型 存取方法： 顺序存取、随机存取、按鍵存取
（2）实现文件名到物理地址的映射：这一映射功能对用户是 透明的，用户不必了解文件的存放位置和查找方法，只须给 出文件名即可。
（3）实施对文件的操作：建立、删除、读写和目录操作。
（4）实现文件的共享和提供文件保护功能。
（5）提供操作文件的接口：命令、程序、菜单等操作文件的
方式。
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7.1.4 文件系统模型 1. 对象及其属性：文件、目录、磁盘空间
长度和指向该记录的指针。顺序和直接存取都 索引分为完全索引，部分索引（分组索引）。 优点：查找快，适合很少对所有数据进行处理的应用中。 缺点：索引占用存储空间，修改文件，修改索引文件
(4) 直接文件 由Hash函数所求得的记录地址指向一个目录表的表目。该表
目内容指向记录对应的地址。
完全索引 完全索引 部分索引
文件名 文件B
文件目录
起始分配
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2.显式链接：链接文件的各物理指针，显式的存放在内 存中一张表中（FAT）。每个表项中存放一个盘块号 优缺点：对文件的查找在内存中，减少了访问磁盘的次 数。FAT占用内存。
显式链接文件分配
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3.FAT：MS-DOS使用的是FAT12，磁盘的每个卷划分 一个单独区存放文件目录信息和FAT表。一个扇区512 字节，每个磁盘分区容量2MB。以簇为单位分配，如果 一个簇包含8个扇区，则64MB。