华东理工815操作系统第19讲PPT幻灯片
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华东理工操作系统第讲课件.ppt
进程的定义、特征 进程的状态（状态、状态转换 及挂起状态） 进程控制块PCB
精心整理
一、前趋图的定义
初始结点
2
1 3
结点，可表示一语句、 程序段或进程
5
7
直接前趋
6
4
直接后继
前趋关系
前趋关系： P1 P2 ， P2 P5 ， P5 P7
P1 P3 ， P3 P5
P1 P4 ， P6 P7 精心整理
封闭性—在封闭环境下执行，独占全机资源， 执行结果不受外界影响。
可再现性—只要程序执行时的环境和初始条件 相同，当程序重复执行时，不论它是从头到尾 不停顿地执行，还是“走走停停”地执行，都 将获得相同的结果。
精心整理
三、程序并发执行（1）
在处理一批作业时，有的程序可实现并发执行
I1
I2
I3
终止结点
有向无循环图, 记作DAG
前趋图：
定义：有向无循环图，是一个二元组，由结点的集合 和有向边组成。其中：
结点：表示一条语句、一个程序段或一个进程
有向边：两个结点之间的前趋关系“
”
（
={(Pi,Pj)|Pi必须在Pj开始执行之前完成}）。
直接前趋、直接后继
初始结点、终止结点
进程的基本概念与控制 进程的基本概念 进程控制 线程的基本概念 UNIX中进程的描述与控制
进程同步与通信 进程同步 经典进程的同步问题 管程机制 进程通信 UNIX中进程的同步与通信
调度与死锁（第3章） 精心整理
2.1 进程的基本概念
前趋图 程序顺序执行 程序并发执行 进程的描述
精心整理
Eg1： 以下三条语句的前趋图为：
精心整理
一、前趋图的定义
初始结点
2
1 3
结点，可表示一语句、 程序段或进程
5
7
直接前趋
6
4
直接后继
前趋关系
前趋关系： P1 P2 ， P2 P5 ， P5 P7
P1 P3 ， P3 P5
P1 P4 ， P6 P7 精心整理
封闭性—在封闭环境下执行，独占全机资源， 执行结果不受外界影响。
可再现性—只要程序执行时的环境和初始条件 相同，当程序重复执行时，不论它是从头到尾 不停顿地执行，还是“走走停停”地执行，都 将获得相同的结果。
精心整理
三、程序并发执行（1）
在处理一批作业时，有的程序可实现并发执行
I1
I2
I3
终止结点
有向无循环图, 记作DAG
前趋图：
定义：有向无循环图，是一个二元组，由结点的集合 和有向边组成。其中：
结点：表示一条语句、一个程序段或一个进程
有向边：两个结点之间的前趋关系“
”
（
={(Pi,Pj)|Pi必须在Pj开始执行之前完成}）。
直接前趋、直接后继
初始结点、终止结点
进程的基本概念与控制 进程的基本概念 进程控制 线程的基本概念 UNIX中进程的描述与控制
进程同步与通信 进程同步 经典进程的同步问题 管程机制 进程通信 UNIX中进程的同步与通信
调度与死锁（第3章） 精心整理
2.1 进程的基本概念
前趋图 程序顺序执行 程序并发执行 进程的描述
精心整理
Eg1： 以下三条语句的前趋图为：
[课件]华东理工815操作系统第19讲PPT
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4、操作系统对缓冲池的管理--工作方式
计算进程需要输出数据时：CPU 收容输出缓冲区getbuf(emq) 1)从空缓冲队列队首取一空缓冲区用作收容输出缓冲区 2)CPU将数据输入其中并装满 3)将收容输出缓冲区挂到装满输出数据队列队尾。 输出进程需要输出数据时：提取输出缓冲区 输出设备getbuf(outq) 1)从装满输出数据队列队首取一满缓冲区用作提取输出 缓冲区 2)输出设备从中取出数据至用完 3)将空缓冲区挂到空缓冲队列队尾
传送必要参数
设置设备的工作方式。
按处理机的I/O请求去启动指定的设备进行I/O操
5.4 I/O 软件
●I/O 软件的设计目标和原则
●中断处理程序 ●设备驱动程序 ●设备独立性软件 ●用户层的I/O软件
5.4.1 I/O软件的设计目标和原则
总体设计目标 高效性 确保I/O设备和CPU并行执行，提高资源利用率 通用性 提供简单抽象、清晰统一的接口，采用统一标准的 方法，来管理所有的设备和所需的I/O操作 采用层次结构的I/O软件 低层软件 实现与硬件相关的操作，屏蔽硬件的具体细节 高层软件 向用户提供一个简洁、友好、规范的接口
5.4.1 I/O软件的设计目标和原则
层次式结构的I/O软件（四个层次） 用户层软件 实现与用户交互的接口，用户可直接调用在 用户层提供的、与I/O操作有关的库函数， 对设备操作 设备独立性软件 负责实现与设备驱动器的统一接口、设备命 名、设备保护以及设备的分配与释放，提供 存储空间
5.4.1 I/O软件的设计目标和原则
层次式结构的I/O软件（四个层次）（续） 设备驱动程序 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 中断处理程序 用于保存被中断进程的CPU环境，转入相应 的中断处理程序进行处理，处理完后再恢复 被中断进程的现场后返回到被中断进程
华东理工815操作系统教案
出生年月：1967.2民 族：汉族学 历：工学博士 电 话：(021)64252031 职 称：教授传 真： (021)64252984职 务：系主任E-mail:*************.cn出生年月：1968.8民 族： 汉族学 历：工学博士电 话： (021)64253682职 称： 副教授传 真：职 务：副系主任 E-mail:*****************.cn出生年月：1977 民 族：汉族学 历： 博士 电 话： (021)64251936-17 职 称：讲师传 真：职 务：教科组主任E-mail:***************.cn出生年月：1970民 族：汉族学 历： 硕士电 话：职 称：讲师传 真：职 务：E-mail:出生年月：1977民 族：汉族学 历： 博士电 话：64253471-8018 职 称：讲师传 真：职 务：E-mail:**************.cn出生年月：1976 民 族： 汉族学 历： 硕士 电 话： 64251936－13职 称：讲师传 真：职 务：E-mail:********************.cn第一章绪论1.1学习要求学习本章的主要目的是使学生建立起操作系统的基本概念。
要求掌握什么是操作系统，操作系统在计算机系统中的作用，操作系统要做些什么；掌握操作系统的基本类型及特点。
深入领会多道程序设计技术。
本章课时：4学时1.2内容简述1.2.1操作系统（OS）OS是计算机系统最基本和最重要的系统软件，是其他软件的支撑软件。
它管理计算机系统资源，并通过这种管理为用户使用计算机提供公共的和基本的服务，从而成为用户与计算机之间的接口。
1.2.2操作系统的形成和发展OS的形成过程为：早期没有操作系统→原始汇编系统→管理程序→操作系统。
可以看出操作系统是随着计算机硬件的发展和应用需求的推动而形成的。
自从操作系统形成后，其发展经过了下面的阶段：单道批处理系统→多道批处理系统→分时系统→实时系统。
第4章操作系统基础PPT课件
进程的生命周期
– 由“创建”而产生，由“调度”而执行， 因得不到资源而“暂停”执行，最后由“撤 消”而消亡
13
进程的性质
1）动态性 描述程序在执行过程中的全部活动； 2）并发性 同时接受和处理多个进程； 3）异步性 不同进程在逻辑上相互独立，有各
自的运行“轨迹”；
4）制约性 由于计算机资源是有限的，不同进
硬件支持
增加边界寄存器LOW、UP，确定 分块的上、下边界。
方法
固定分区和变长分区
34
固定分区（多连续分区）
1) 主存划分为几个固定大小的连续区域； 2) 建立分配表，记录每个分区的大小、
区号、起始地址、及占用标志等信息。 3) 作业调度时，根据作业表来确定程序
的重定位地址。
35
固定分区示意图
10
程序并发执行举例
程序1： I1 C1 P1
程序2：
I2 C2 P2
程序3：
I3 C3 P3
t1 t2 t3
T
图中，C1和I2、P1、C2和I3、P2和C3在时间 上都是重叠的。
11
单道和多道程序处理的区别
单道：各逻辑步骤之间的关系是确定的、
不受外界影响。
多道：并发处理存在直接或间接的相互
20K 28K 44K 108K
232K
操操作作系系统统
作业1 作业2 可可用用分分区区11
作业3
可用分区2
39
4. 分页管理
– 页 作业地址空间划分的等长单位 – 块 主存空间划分的等长的单位 – 页表 地址重定位表, 记录页号与该页
在主存中的块号的对应关系。
– 分页管理 作业中的逻辑地址通过动态
17
4。进程控制块——PCB
– 由“创建”而产生，由“调度”而执行， 因得不到资源而“暂停”执行，最后由“撤 消”而消亡
13
进程的性质
1）动态性 描述程序在执行过程中的全部活动； 2）并发性 同时接受和处理多个进程； 3）异步性 不同进程在逻辑上相互独立，有各
自的运行“轨迹”；
4）制约性 由于计算机资源是有限的，不同进
硬件支持
增加边界寄存器LOW、UP，确定 分块的上、下边界。
方法
固定分区和变长分区
34
固定分区（多连续分区）
1) 主存划分为几个固定大小的连续区域； 2) 建立分配表，记录每个分区的大小、
区号、起始地址、及占用标志等信息。 3) 作业调度时，根据作业表来确定程序
的重定位地址。
35
固定分区示意图
10
程序并发执行举例
程序1： I1 C1 P1
程序2：
I2 C2 P2
程序3：
I3 C3 P3
t1 t2 t3
T
图中，C1和I2、P1、C2和I3、P2和C3在时间 上都是重叠的。
11
单道和多道程序处理的区别
单道：各逻辑步骤之间的关系是确定的、
不受外界影响。
多道：并发处理存在直接或间接的相互
20K 28K 44K 108K
232K
操操作作系系统统
作业1 作业2 可可用用分分区区11
作业3
可用分区2
39
4. 分页管理
– 页 作业地址空间划分的等长单位 – 块 主存空间划分的等长的单位 – 页表 地址重定位表, 记录页号与该页
在主存中的块号的对应关系。
– 分页管理 作业中的逻辑地址通过动态
17
4。进程控制块——PCB
《操作系统》课件
06
安全与保护
操作系统的安全机制
访问控制
通过权限管理、身份验证等机制 ，对系统资源进行访问控制，防 止未经授权的访问和操作。
数据加密
对敏感数据进行加密存储和传输 ，保证数据在存储和传输过程中 的机密性和完整性。
安全审计
通过日志记录和审计机制，对系 统操作进行跟踪和记录，以便及 时发现和应对安全事件。
04
文件系统
文件系统的概念与结构
01
文件系统定义
文件系统是操作系统中用于管理文件存储和检索的软件架构。它提供了
一种组织和管理数据的方式，使得用户可以方便地创建、删除、修改和
查找文件。
02
文件系统结构
文件系统通常采用树形结构，根目录是最高层次的目录，其他目录作为
根目录的子目录。每个目录可以包含文件和子目录，子目录可以包含更
设备的输入输出控制
设备的输入输出控制
是指操作系统对外部设备的输入和输出操作进行 管理和控制的过程。
输出操作
是指计算机系统向外部设备输出数据或信息，例 如屏幕显示、打印机打印等。
ABCD
输入操作
是指外部设备向计算机系统输入数据或信息，例 如键盘输入、鼠标输入等。
设备的输入输出控制的目标
是确保设备的输入和输出操作能够正确、及时地 完成，并且保证数据的安全性和完整性。
内存覆盖
通过将程序的不同部分存放在不同区 域，当需要执行某部分时再将其加载 到内存中，以减少内存占用。
内存的虚拟化
虚拟内存
通过将物理内存抽象为虚拟地址空间，使得每个进程都拥有完整的地址空间， 从而提高内存利用率和安全性。
页面置换算法
当物理内存不足时，操作系统需要选择哪些页面进行置换，常用的算法有先进 先出、最近最少使用和最不经常使用等。
《操作系统课程》课件
的并发执行。
5
进程调度
操作系统通过进程调度算法来决定哪个 进程获得CPU的使用权。
存储管理
存储器的层次结构
计算机存储器包括寄存器、高 速缓存、内存和辅助存储器等 层次。
内存管理的基本概念
包括内存分配、内存保护和内 存回收等重要概念。
连续存储分配
文件在磁盘上连续存储，需要 考虑文件的大小和磁盘空闲空 间的管理。
3
设备驱动程序
设备驱动程序负责管理设备的操作和控制。
设备的分配与释放
4
操作系统通过设备的分配与释放来管理设
备的使用。
5
设备中断处理
设备中断处理程序用于处理设备发生的中 断事件。
操作系统实例
Windows操作系统
Windows操作系统是一种常见的 桌面操作系统。
Linux操作系统
Linux操作系统是一种自由和开放 源代码的操作系统。
《操作系统课程》PPT课 件
# 操作系统课程 PPT课件大纲
操作系统概述
操作系统定义
操作系统是管理计算机硬件与软件资源的系统 软件。
操作系统的功能
提供资源管理、进程管理、存储管理、文件管 理、设备管理等核心功能。
操作系统的发展历程
从原始批处理系统到现代分布式系统，操作系 统经历了多个发展阶段。
操作系统分类
MacOS。
操作系统的发展趋势
1 操作系统的发展历程 2 操作系统的新技术与 3 操作系统的未来发展
新趋势
方向
操作系统经历了从单机到
分布式、从传统到云计算
操作系统随着技术的进步，
操作系统将继续发展，更
的发展历程。
出现了虚拟化、容器化和
加注重安全性、可靠性和
操作系统课件第18章
18.8
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
DME: Fully Distributed Approach
When process Pi wants to enter its critical section, it generates a
new timestamp, TS, and sends the message request (Pi, TS) to all other processes in the system
If the timestamps of two events A and B are the same, then the events are concurrent
We may use the process identity numbers to break ties and to create a total ordering
to the coordinator and proceeds with its execution
This scheme requires three messages per critical-section entry:
request reply release
Operating System Concepts
a distributed system
To explain how atomic transactions can be implemented in a
distributed system
To show how some omes
Operating System Concepts
18.9
《计算机操作与》课件
IP地址
介绍了IP地址的概念、分类、配 置方法以及动态IP地址的获取方
式。
路由器和交换机
解释了路由器和交换机的功能、 工作原理以及在计算机网络中的
作用。
网络安全防护
1 2
防火墙
介绍了防火墙的概念、分类、工作原理以及如何 配置和使用防火墙来保护网络安全。
加密技术
解释了加密技术的概念、分类和应用，以及如何 使用加密技术来保护数据的安全性。
总结词
详细描述
与其他Office组件协同工作、提高办公效率
Excel可以与其他Office组件如Word、 PowerPoint等无缝对接，方便用户在不同 软件间传递数据和格式，提高办公效率。
PowerPoint演示文稿
总结词
制作演示文稿、展示信息直观
01
总结词
丰富的动画效果、增强演示效果
03
总结词
06
详细描述
PowerPoint可以与其他Office组件如Word、 Excel等无缝对接，方便用户在不同软件间传 递数据和格式，提高办公效率。
04
网络基础与安全
网络基础知识
TCP/IP协议
详细解释了TCP/IP协议的四个层 次，包括应用层、传输层、网络 层和链路层，以及各层的功能和
工作原理。
3
安全审计与入侵检测
介绍了安全审计和入侵检测的概念、分类和工作 原理，以及如何使用安全审计和入侵检测来提高 网络安全防护能力。
网络安全案例分析
勒索软件攻击案例
分析了一个勒索软件攻击的案例，包 括攻击过程、危害和防护措施，以及 如何预防类似攻击的发生。
钓鱼网站攻击案例
分析了一个钓鱼网站攻击的案例，包 括攻击过程、危害和防护措施，以及 如何提高用户对钓鱼网站的防范意识 。
相关主题
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挂在type队列上
4、操作系统对缓冲池的管理--工作方式
收容输入
缓冲池
hin
sin
提取输出 sout
hout
提取输入 用 户
收容输出 程 序
缓冲池的工作方式
4、操作系统对缓冲池的管理--工作方式
输入进程需要输入数据时：输入设备
收容输入缓冲区-
getbuf(emq)
1)从空缓冲队列的队首取一空缓冲区用作收容输入缓冲区
❖ 总体设计目标 高效性 确保I/O设备和CPU并行执行，提高资源利用率 通用性 提供简单抽象、清晰统一的接口，采用统一标准的 方法，来管理所有的设备和所需的I/O操作
❖ 采用层次结构的I/O软件 低层软件 实现与硬件相关的操作，屏蔽硬件的具体细节 高层软件 向用户提供一个简洁、友好、规范的接口
是I/O进程与设备控制器之间的通信程序，常以进程的 形式存在，主要任务
❖ 接收上层软件发来的抽象I/O要求 ❖ 转换为具体要求后，发送给设备控制器，启动设备去
执行 ❖ 将由设备控制器发来的信号传送给上层软件 ❖ 修改进程状态
设备驱动程序的功能 设备处理方式 设备驱动程序的特点 设备驱动程序的处理过程
wait(ms(type)); Addbuf(type,number);
signal(ms(type)); signal(rs(type)); end
注：Takebuf(type)—用于从type所指的队列的队首摘下一缓冲区 Addbuf(type,number)—用于将由number所指示的缓冲区B
内核过程的调用
设备驱动程序的的处理过程
❖ 将接收到的抽象要求转换为具体要求。 ❖ 检查用户I/O请求的合法性 ❖读出和检查 I/O设备状态 ❖ 传送必要参数 ❖ 设置设备的工作方式。 ❖按处理机的I/O请求去启动指定的设备进行I/O操
作
5.4.4 设备独立性软件
❖ 设备独立性概念（设备无关性）
❖ 设备独立性的实现
5.4.1 I/O软件的设计目标和原则
❖ 层次式结构的I/O软件（四个层次） 用户层软件 实现与用户交互的接口，用户可直接调用在 用户层提供的、与I/O操作有关的库函数， 对设备操作 设备独立性软件 负责实现与设备驱动器的统一接口、设备命 名、设备保护以及设备的分配与释放，提供 存储空间
5.4.1 I/O软件的设计目标和原则
缓冲池（2）
3、Getbuf过程和Putbuf过程 Procedure Getbuf(type) begin wait(rs(type)); wait(ms(type));
B(number):=Takebuf(type); signal(ms(type)); end
Procedure Putbuf(type) begin
设备驱动程序的功能
❖ 将接收到的抽象要求转换为具体要求。 ❖检查用户I/O请求的合法性，I/O设备状态，传
参数，设置设备的工作方式。 ❖按处理机的I/O请求去启动指定的设备进行I/O
操作 ❖及时响应由控制器或通道发来的中断请求，并
进行相应处理 ❖ 按I/O请求构成相应通道程序。
设备处理方式
❖为每一类设备设置一进程，专门执行其I/O操作。 ❖在整个系统中设置一个进程，执行所有的I/O操
作。 ❖不设置专门的设备处理进程，而为各类设备设
置相应的设备驱动程序。
设备驱动程序的特点
❖ 是请求I/O的进程与设备控制器之间的一个通信 程序。
❖ 与设备控制器和I/O设备的硬件特性紧密相关 ❖ 与I/O设备所采用的I/O控制方式紧密相关 ❖ 与硬件紧密相关，因而其中一部分程序必须用
汇编语言编写。 ❖ 驱动程序应允许可重入 ❖ 驱动程序不允许系统调用，但可以允许对某些
中断处理层的主要工作
❖ 进行进程上下文的切换 ❖ 对处理中断信号源进行测试 ❖ 读取设备状态 ❖ 修改进程状态
中断处理程序的处理过程
❖ 唤醒被阻塞的驱动程序进程 ❖ 保护被中断进程的CPU环境 ❖ 分析中断原因，转入相应的设备处理程序 ❖ 进行中断处理 ❖ 恢复被中断进程的现场
5.4.3 设备驱动程序
❖ 层次式结构的I/O软件（四个层次）（续） 设备驱动程序 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 中断处理程序 用于保存被中断进程的CPU环境，转入相应 的中断处理程序进行处理，处理完后再恢复 被中断进程的现场后返回到被中断进程
5.4.2 中断处理程序
逻辑设备（应用程序）和物理设备（执行）
设备分配时的灵活性
易于实现I/O重定向
设备独立性软件
执行所有设备的公有操作
向用户层（文件层）软件提供统一的接口
逻辑设备名到物理设备名映射的实现
逻辑设备表LUT(Logical Unit Table)
LUT设置问题(图5-19)
用于单用户系统
整个系统设置一张LUT ；每个用户设一 张LUT
2)输入设备将数据输入收容输入缓冲区并装满
3)将此缓冲区挂到装满输入数据队列队尾。
计算进程需要输入数据时：提取输入缓冲区
CPU -
getbuf(inq)
ห้องสมุดไป่ตู้1)从装满输入数据队列队首取一满缓冲区用作提取输入缓
冲区
2)CPU从提取输入缓冲区中取出数据至用完
3)将空缓冲区挂到空缓冲队列队尾。
5.4.1 I/O软件的设计目标和原则
用于多用户系统
设备独立性相关概念
❖ 设备独立性概念（设备无关性） 为提高OS的可适应性和可扩展性，而将应用
程序独立于具体使用的物理设备。 ❖ I/O重定向
指用于I/O操作的设备可以更换，即重定向， 而不必改变应用程序。 ❖ 所有设备的公有操作
独立设备的分配与回收；将逻辑设备名映射 为物理设备名；对设备进行保护（禁止直接访 问）；缓冲管理；差错控制。
5.4.1 I/O软件的设计目标和原则
❖I/O软件应达到以下几个目标 与具体设备无关 屏蔽设备的具体细节，向高层提供抽 象的逻辑设备，并完成逻辑设备和具 体物理设备的映射 统一命名 所有软件都以逻辑名称访问设备，与 具体设备无关
5.4.1 I/O软件的设计目标和原则
❖I/O软件应达到以下几个目标（续） 对错误的处理 尽可能在接近硬件的层面处理错误 缓冲技术 设备的分配和释放 I/O控制方式 合理选择I/O控制方式，例打印机（中 断驱动）、磁盘（DMA控制方式）
4、操作系统对缓冲池的管理--工作方式
收容输入
缓冲池
hin
sin
提取输出 sout
hout
提取输入 用 户
收容输出 程 序
缓冲池的工作方式
4、操作系统对缓冲池的管理--工作方式
输入进程需要输入数据时：输入设备
收容输入缓冲区-
getbuf(emq)
1)从空缓冲队列的队首取一空缓冲区用作收容输入缓冲区
❖ 总体设计目标 高效性 确保I/O设备和CPU并行执行，提高资源利用率 通用性 提供简单抽象、清晰统一的接口，采用统一标准的 方法，来管理所有的设备和所需的I/O操作
❖ 采用层次结构的I/O软件 低层软件 实现与硬件相关的操作，屏蔽硬件的具体细节 高层软件 向用户提供一个简洁、友好、规范的接口
是I/O进程与设备控制器之间的通信程序，常以进程的 形式存在，主要任务
❖ 接收上层软件发来的抽象I/O要求 ❖ 转换为具体要求后，发送给设备控制器，启动设备去
执行 ❖ 将由设备控制器发来的信号传送给上层软件 ❖ 修改进程状态
设备驱动程序的功能 设备处理方式 设备驱动程序的特点 设备驱动程序的处理过程
wait(ms(type)); Addbuf(type,number);
signal(ms(type)); signal(rs(type)); end
注：Takebuf(type)—用于从type所指的队列的队首摘下一缓冲区 Addbuf(type,number)—用于将由number所指示的缓冲区B
内核过程的调用
设备驱动程序的的处理过程
❖ 将接收到的抽象要求转换为具体要求。 ❖ 检查用户I/O请求的合法性 ❖读出和检查 I/O设备状态 ❖ 传送必要参数 ❖ 设置设备的工作方式。 ❖按处理机的I/O请求去启动指定的设备进行I/O操
作
5.4.4 设备独立性软件
❖ 设备独立性概念（设备无关性）
❖ 设备独立性的实现
5.4.1 I/O软件的设计目标和原则
❖ 层次式结构的I/O软件（四个层次） 用户层软件 实现与用户交互的接口，用户可直接调用在 用户层提供的、与I/O操作有关的库函数， 对设备操作 设备独立性软件 负责实现与设备驱动器的统一接口、设备命 名、设备保护以及设备的分配与释放，提供 存储空间
5.4.1 I/O软件的设计目标和原则
缓冲池（2）
3、Getbuf过程和Putbuf过程 Procedure Getbuf(type) begin wait(rs(type)); wait(ms(type));
B(number):=Takebuf(type); signal(ms(type)); end
Procedure Putbuf(type) begin
设备驱动程序的功能
❖ 将接收到的抽象要求转换为具体要求。 ❖检查用户I/O请求的合法性，I/O设备状态，传
参数，设置设备的工作方式。 ❖按处理机的I/O请求去启动指定的设备进行I/O
操作 ❖及时响应由控制器或通道发来的中断请求，并
进行相应处理 ❖ 按I/O请求构成相应通道程序。
设备处理方式
❖为每一类设备设置一进程，专门执行其I/O操作。 ❖在整个系统中设置一个进程，执行所有的I/O操
作。 ❖不设置专门的设备处理进程，而为各类设备设
置相应的设备驱动程序。
设备驱动程序的特点
❖ 是请求I/O的进程与设备控制器之间的一个通信 程序。
❖ 与设备控制器和I/O设备的硬件特性紧密相关 ❖ 与I/O设备所采用的I/O控制方式紧密相关 ❖ 与硬件紧密相关，因而其中一部分程序必须用
汇编语言编写。 ❖ 驱动程序应允许可重入 ❖ 驱动程序不允许系统调用，但可以允许对某些
中断处理层的主要工作
❖ 进行进程上下文的切换 ❖ 对处理中断信号源进行测试 ❖ 读取设备状态 ❖ 修改进程状态
中断处理程序的处理过程
❖ 唤醒被阻塞的驱动程序进程 ❖ 保护被中断进程的CPU环境 ❖ 分析中断原因，转入相应的设备处理程序 ❖ 进行中断处理 ❖ 恢复被中断进程的现场
5.4.3 设备驱动程序
❖ 层次式结构的I/O软件（四个层次）（续） 设备驱动程序 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 中断处理程序 用于保存被中断进程的CPU环境，转入相应 的中断处理程序进行处理，处理完后再恢复 被中断进程的现场后返回到被中断进程
5.4.2 中断处理程序
逻辑设备（应用程序）和物理设备（执行）
设备分配时的灵活性
易于实现I/O重定向
设备独立性软件
执行所有设备的公有操作
向用户层（文件层）软件提供统一的接口
逻辑设备名到物理设备名映射的实现
逻辑设备表LUT(Logical Unit Table)
LUT设置问题(图5-19)
用于单用户系统
整个系统设置一张LUT ；每个用户设一 张LUT
2)输入设备将数据输入收容输入缓冲区并装满
3)将此缓冲区挂到装满输入数据队列队尾。
计算进程需要输入数据时：提取输入缓冲区
CPU -
getbuf(inq)
ห้องสมุดไป่ตู้1)从装满输入数据队列队首取一满缓冲区用作提取输入缓
冲区
2)CPU从提取输入缓冲区中取出数据至用完
3)将空缓冲区挂到空缓冲队列队尾。
5.4.1 I/O软件的设计目标和原则
用于多用户系统
设备独立性相关概念
❖ 设备独立性概念（设备无关性） 为提高OS的可适应性和可扩展性，而将应用
程序独立于具体使用的物理设备。 ❖ I/O重定向
指用于I/O操作的设备可以更换，即重定向， 而不必改变应用程序。 ❖ 所有设备的公有操作
独立设备的分配与回收；将逻辑设备名映射 为物理设备名；对设备进行保护（禁止直接访 问）；缓冲管理；差错控制。
5.4.1 I/O软件的设计目标和原则
❖I/O软件应达到以下几个目标 与具体设备无关 屏蔽设备的具体细节，向高层提供抽 象的逻辑设备，并完成逻辑设备和具 体物理设备的映射 统一命名 所有软件都以逻辑名称访问设备，与 具体设备无关
5.4.1 I/O软件的设计目标和原则
❖I/O软件应达到以下几个目标（续） 对错误的处理 尽可能在接近硬件的层面处理错误 缓冲技术 设备的分配和释放 I/O控制方式 合理选择I/O控制方式，例打印机（中 断驱动）、磁盘（DMA控制方式）