操作系统讲义设备管理
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。
操作系统的主要功能中设备管理包括
操作系统的主要功能中设备管理包括操作系统是计算机系统中的核心软件，为硬件和应用程序之间提供了一个桥梁。
它具有多个主要功能，其中一个关键的功能是设备管理。
设备管理在操作系统中承担着监控、控制和协调计算机系统中各种设备的任务。
本文将介绍操作系统的设备管理功能以及其在计算机系统中的重要性。
设备管理的定义设备管理是指操作系统通过对计算机系统中的各种硬件设备进行管理和控制，使得应用程序能够有效地使用这些设备并实现系统资源的合理分配。
设备管理的任务包括设备的分配和回收、设备驱动程序的控制和设备的错误处理等。
设备分配和回收设备分配是指操作系统将系统中的设备分配给应用程序并为其提供操作权限。
设备的分配通常基于优先级和资源需求等因素进行决策。
操作系统通过设备驱动程序来控制设备并将输入和输出操作传递给设备。
一旦设备分配给应用程序，操作系统负责确保该应用程序独占地使用设备，以避免冲突和资源的浪费。
设备回收是指操作系统在应用程序使用设备完成任务后将设备重新收回并释放其资源。
设备回收的过程包括将设备状态重置为初始状态，并将其重新加入系统的设备池，以待下一次分配。
设备驱动程序的控制设备驱动程序是一种软件模块，负责与特定设备进行交互并控制其操作。
操作系统通过设备驱动程序实现对设备的控制。
设备驱动程序负责处理设备的特定指令和数据，将操作系统或应用程序的请求转换为设备可理解的指令并向设备发送。
它还负责接收设备的响应并将其传递给操作系统或应用程序。
设备驱动程序的控制包括设备的初始化、设备状态的监控和设备的中断处理。
设备初始化包括将设备初始化为工作状态，并为其分配必要的资源和配置信息。
设备状态的监控是指设备驱动程序定期检查设备的状态，以便及时发现和处理设备的故障和异常。
设备的中断处理是指设备驱动程序对设备的中断信号进行处理，以响应设备的事件和请求。
设备的错误处理设备的错误处理是指操作系统对设备错误进行监测和处理。
当设备发生错误时，操作系统会通过设备驱动程序获取设备的错误状态和信息，并采取相应的措施来处理错误。
操作系统设备管理的具体内容
操作系统设备管理的具体内容
操作系统设备管理是一种系统管理技术，它提供了一种机制，用于管理系统中的设备和设备驱动程序。
它主要包括以下内容：
1、硬件设备管理：操作系统设备管理技术提供了一种机制，用于管理系统中的所有硬件设备，包括主板、处理器、内存、外设等。
2、驱动程序管理：驱动程序是一种用于控制外设和主机之间交互的软件，因此，操作系统设备管理还需要管理并正确安装适用于硬件设备的驱动程序，以便实现正确的设备功能。
3、系统升级：操作系统设备管理也包括系统升级，通过安装新的驱动程序、更新硬件设备以及改变外设设置，可以实现系统升级，为用户提供更加流畅的操作。
4、设备状态监控：操作系统设备管理需要实时监控设备状态，这样可以及时发现设备问题，并采取相应措施。
例如，操作系统可以实时监控外设的电源状态，如果外设断电，可以及时采取措施防止数据丢失。
操作系统的主要功能中设备管理包括什么
操作系统的主要功能中设备管理包括什么操作系统是计算机系统中的核心组件之一，它具有多个重要功能，其中之一是设备管理。
设备管理涉及操作系统如何与计算机硬件设备进行交互，以提供高效的资源分配和访问控制。
本文将讨论操作系统的主要功能中设备管理所包括的内容。
设备管理的概述设备管理是操作系统的一项重要任务，其目标是协调和控制计算机系统中的各种硬件设备。
操作系统的设备管理器负责与设备驱动程序进行通信，管理设备的分配、初始化、调度和释放。
设备管理的主要目的是确保设备的高效使用，提供对设备的适当控制和保护，同时满足用户和应用程序的需求。
设备分配设备分配是设备管理的一项关键任务，它涉及将可用设备分配给应用程序或用户。
设备管理器通过跟踪设备的状态和使用情况来管理设备的分配。
在设备分配中，操作系统需要考虑以下几点：设备资源的请求应用程序或用户可能会请求访问某个设备资源。
操作系统必须确保请求的合法性，并根据设备的可用性和其他限制条件来决定是否满足请求。
设备资源的分配策略设备管理器需要确定如何分配设备资源给多个请求。
它可以使用不同的策略，如先到先得、优先级调度等，根据具体的应用场景和优先级来决定设备资源分配的方式。
设备资源的冲突解决当多个应用程序或用户请求同一个设备资源时，可能会发生冲突。
设备管理器需要解决这些冲突，并确保设备资源的公平分配。
设备初始化与配置设备初始化和配置是设备管理的另一个重要方面。
操作系统负责初始化和配置连接到计算机系统的各种设备。
设备初始化包括以下步骤：设备识别与检测操作系统需要检测新连接的设备并确定其类型和功能。
这个过程通常由设备驱动程序完成，操作系统负责与驱动程序进行通信并解析设备信息。
设备分配与驱动程序加载当检测到新设备后，操作系统将为其分配适当的资源，并加载相应的设备驱动程序。
设备驱动程序负责实现与设备的通信和控制，使操作系统能够对设备进行操作。
设备配置与初始化一旦设备驱动程序加载完成，操作系统将进行设备的配置和初始化。
操作系统的主要功能中设备管理包括哪些
操作系统的主要功能中设备管理包括哪些操作系统是计算机系统中至关重要的一部分，负责管理计算机的各种硬件和软件资源。
其中，设备管理是操作系统的主要功能之一，它涵盖了多个方面，旨在有效地管理和控制计算机系统中的各种设备。
本文将介绍操作系统中设备管理的主要功能。
设备驱动程序调度每个设备都需要对应的设备驱动程序，负责与操作系统进行交互并提供设备的功能。
设备管理的首要任务之一是调度设备驱动程序，确保设备能够被正确地初始化、配置和操作。
设备驱动程序调度策略的选择取决于多个因素，如设备的优先级、请求队列的长度等。
操作系统需要根据这些因素来决定选择哪个驱动程序来服务设备的请求，以提高设备的利用率和系统的性能。
设备分配与释放在多道程序环境下，多个进程可能同时请求访问某个设备。
设备管理的重要任务之一是有效地管理设备的分配与释放。
设备分配的目标是合理分配资源以满足各个进程的设备需求，并避免资源的浪费。
操作系统需要根据进程的优先级和策略来决定设备的分配方式，以确保资源能够得到有效利用。
设备释放的目标是当设备不再被进程使用时，及时释放设备资源以便其他进程使用。
操作系统需要监控设备的使用情况，并在适当的时候将设备资源返还给系统。
设备状态管理设备状态管理是设备管理的关键要素之一。
操作系统需要跟踪每个设备的状态，包括设备是否空闲、是否正在运行、是否发生错误等。
通过设备状态管理，操作系统能够及时检测设备的变化并做出相应的处理。
设备状态管理还包括处理设备的中断、故障和错误。
当设备发生中断或故障时，操作系统需要捕获相应的信号并对其进行处理，以确保系统的稳定性和可靠性。
设备性能优化设备管理还涉及到对设备性能的优化。
操作系统需要通过各种技术手段来提高设备的访问速度和效率。
其中一种常见的优化技术是设备缓存。
操作系统可以使用缓存技术来缓存设备的数据，以减少对设备的访问次数，提高数据的读写速度。
此外，操作系统还可以通过设备调度算法的优化，使得设备能够更加高效地响应进程的请求。
计算机操作系统教程第九章外部设备管理
计算机操作系统教程第九章外部设备管理1.设备管理的目标和功能是什么?答：设备管理的目标是：选择和分配输入/输出设备以便进行数据传输操作；控制输入/输出设备和CPU(或内存)之间交换数据，为用户提供一个友好的透明接口，提高设备和设备之间、CPU和设备之间，以及进程和进程之间的并行操作，以使操作系统获得最佳效率。
设备管理的功能是：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；进行缓冲区管理。
2.数据传送控制方式有哪几种?试比较它们各自的优缺点。
答：数据传送控制方式有程序直接控制方式、中断控制方式、DMA方式和通道方式4种。
程序直接控制方式就是由用户进程来直接控制内存或CPU和外围设备之间的数据传送。
它的优点是控制简单，也不需要多少硬件支持。
它的缺点是CPU和外围设备只能串行工作；设备之间只能串行工作,无法发现和处理由于设备或其他硬件所产生的错误。
中断控制方式是利用向CPU发送中断的方式控制外围设备和CPU之间的数据传送。
它的优点是大大提高了CPU的利用率且能支持多道程序和设备的并行操作。
它的缺点是由于数据缓冲寄存器比较小，如果中断次数较多，仍然占用了大量CPU时间；在外围设备较多时，由于中断次数的急剧增加，可能造成CPU无法响应中断而出现中断丢失的现象；如果外围设备速度比较快，可能会出现CPU来不及从数据缓冲寄存器中取走数据而丢失数据的情况。
DMA方式是在外围设备和内存之间开辟直接的数据交换通路进行数据传送。
它的优点是除了在数据块传送开始时需要CPU的启动指令，在整个数据块传送结束时需要发中断通知CPU进行中断处理之外，不需要CPU的频繁干涉。
它的缺点是在外围设备越来越多的情况下，多个DMA控制器的同时使用，会引起内存地址的冲突并使得控制过程进一步复杂化。
通道方式是使用通道来控制内存或CPU和外围设备之间的数据传送。
通道是一个独立与CPU的专管输入/输出控制的机构，它控制设备与内存直接进行数据交换。
Windows系统硬件设备管理教程
Windows系统硬件设备管理教程Windows操作系统是一款广泛使用的电脑操作系统，具备强大的硬件设备管理功能。
正确而有效地管理硬件设备对于确保系统稳定运行和提升用户体验至关重要。
在本教程中，将介绍如何在Windows系统下进行硬件设备管理。
一、设备管理概述设备管理是指管理计算机的硬件设备，包括鼠标、键盘、显示器、打印机、声卡、网卡等设备。
在Windows系统中，设备管理功能集成于设备管理器中，用户可通过设备管理器来查看、更新和配置硬件设备。
二、打开设备管理器1.通过控制面板打开设备管理器：点击开始菜单，选择“控制面板”，在控制面板窗口中找到“设备管理器”。
三、查看设备信息1.在设备管理器中，可找到计算机中已安装的各类硬件设备。
设备管理器以树状结构进行显示，用户可点击展开或收起不同的设备类别。
2.双击某个设备，可查看该设备的详细信息，包括设备型号、制造商、驱动程序信息等。
四、更新驱动程序1.驱动程序是使硬件设备能够正常运行的关键。
如果发现硬件设备无法正常工作，可能是驱动程序问题。
2.在设备管理器中，找到需要更新驱动程序的设备，右键点击该设备，选择“更新驱动程序软件”选项。
3.系统将会自动搜索并下载最新的驱动程序。
如果系统无法找到合适的驱动程序，用户可以前往设备制造商的官方网站下载并手动安装驱动程序。
五、禁用或启用设备1.如果某个设备无需使用或出现问题时，用户可以禁用该设备。
在设备管理器中，右键点击设备，选择“禁用”选项即可。
2.如果需要启用设备，只需重复上述步骤，选择“启用”选项即可。
六、卸载设备1.当用户要替换硬件设备或设备出现故障时，可选择将该设备卸载。
在设备管理器中，右键点击设备，选择“卸载设备”选项。
2.在卸载设备时，系统会询问是否删除与设备关联的驱动程序。
若不打算再次使用该设备，可选择删除相关驱动程序。
七、扫描硬件更改1.有时候用户更换了硬件设备，或进行了其他硬件配置修改，系统可能无法自动识别设备变更。
计算机基础知识了解计算机操作系统的文件系统和设备管理
计算机基础知识了解计算机操作系统的文件系统和设备管理计算机基础知识：了解计算机操作系统的文件系统和设备管理操作系统是计算机系统中非常重要的组成部分，它负责管理和控制计算机的各种硬件和软件资源，协调各个程序的执行以及提供用户与计算机系统之间的接口。
其中，文件系统和设备管理是操作系统的两个核心功能之一。
本文将介绍计算机操作系统的文件系统和设备管理的基本知识。
一、文件系统文件系统是指操作系统用来组织和管理计算机存储设备上的文件和目录的一套规则和数据结构。
在文件系统中，文件被组织成目录的层次结构，用户可以通过路径名来唯一标识和访问文件。
文件系统提供了对文件的创建、读取、写入和删除等基本操作，同时还提供了对文件的共享、保护和存储空间的管理等高级功能。
1. 文件和目录文件是计算机中存储数据的基本单位，可以是文本、图像、音频或视频等形式。
在文件系统中，文件以二进制形式存储在磁盘或其他存储介质中，并通过文件名来标识和访问。
目录是文件的组织和管理单位，可以嵌套形成层次结构。
用户可以根据需要创建、删除和重命名文件和目录，以及进行文件的复制、移动和查找等操作。
2. 存储管理文件系统通过虚拟地址空间来管理存储设备上的物理存储空间。
文件系统将虚拟地址空间划分为若干个逻辑块或扇区，与物理存储空间上的实际扇区相映射。
用户通过逻辑块号来访问文件，并由操作系统将逻辑块号映射为物理扇区号。
同时，文件系统还负责处理存储空间的分配和回收，以及管理文件的存储位置和数据的读写操作。
3. 文件共享和保护文件系统提供了对文件的共享和保护机制，使多个用户可以同时访问和使用同一个文件。
通过权限控制和文件锁定等技术，文件系统可以实现对文件的读写权限和访问控制。
同时，文件系统还可以对文件进行加密和压缩等处理，以提高数据的安全性和空间利用率。
二、设备管理设备管理是操作系统的另一个重要功能，它负责管理和控制计算机的各种输入输出设备，并提供给用户和应用程序使用这些设备的接口。
操作系统——设备管理io组成
操作系统——设备管理io组成io系统的组成需要用于输入、输出和存储信息的设备；需要相应的设备控制器；控制器与CPU连接的高速总线；有的大中型计算机系统，配置I/O通道；I/O系统的基本功能1)主要功能：1.隐藏物理设备细节，方便用户用户使用抽象的I/O命令即可2.实现设备无关性，方便用户用户可用抽象的逻辑设备名来使用设备，同时也提高了OS的可移植性和易适应性。
3.提高处理机和设备的并行性，提高利用率：缓冲区管理4.对I/O设备进行控制：控制方式、设备分配、设备处理5.确保对设备正确共享：虚拟设备及设备独立性等6.错误处理I/O系统的层析结构和模型层次结构：系统中的设备管理模块分为若干层次层次间操作：下层为上层提供服务，完成输入输出功能中的一些子功能，并屏蔽功能实现的细节。
I/O软件系统的层次.中断处理程序：处于IO系统的底层，直接与硬件交互.设备驱动程序：处于底层，是进程和控制器之间的通信程序功能：将上层发来的抽象IO请求，转化为IO设备的具体命令和参数，并把它装入寄存器中.设备独立性软件I/O系统接口：块设备接口，流设备接口，网络通信接口设备控制器设备并不直接与CPU通信计算机中的一个实体，“设备控制器”负责控制一个或多个I/O设备，以实现I/O设备和计算机之间的数据交换。
控制器是CPU与I/O设备之间的接口，作为中间人接收从CPU发来的命令，并去控制I/O设备工作，以使处理机脱离繁杂的设备控制事务。
常作成接口卡插入计算机可编址，不同类：控制一个设备时只有一个地址，若连接多个设备则含有多个设备地址；管理的复杂性因设备而异，分为字符设备控制器、块控制器基本功能1.接收和识别CPU命令（控制寄存器：存放命令和参数）2.标识和报告设备的状态（状态寄存器）3.数据交换（数据寄存器）4.地址识别（控制器识别设备地址、寄存器地址。
地址译码器）5.数据缓冲（协调I/O与CPU的速度差距）6.差错控制I/O逻辑通过一组控制线与处理机交互cpu要启动一个设备时，将启动命令发送给控制器；同时通过地址线把地址发送给控制器控制器的I/O逻辑对收到的地址和命令进行译码，再根据所译出的命令选择设备进行控制。
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。
linux系统设备管理具体内容
linux系统设备管理具体内容Linux系统设备管理是指在Linux操作系统中对各种硬件设备进行管理和配置的过程。
Linux作为一种开源的操作系统，具有广泛的适应性和灵活性，可以运行在各种不同的硬件平台上。
设备管理是保证Linux系统正常运行和提供优质用户体验的重要一环，本文将从以下几个方面介绍Linux系统设备管理的具体内容。
一、设备驱动管理设备驱动是连接硬件设备和操作系统之间的桥梁，它负责将硬件设备的功能和特性转化为操作系统可以理解和控制的接口。
在Linux 系统中，设备驱动通常以内核模块的形式存在，可以动态加载和卸载。
设备驱动管理包括驱动的配置、安装、加载和卸载等操作，以及检测和解决驱动相关的问题。
二、设备文件管理在Linux系统中，每个设备都对应一个特定的设备文件，该文件在文件系统中的位置和命名规则由系统约定。
设备文件是用户和应用程序与设备进行交互的接口，通过读写设备文件可以对设备进行控制和访问。
设备文件管理包括设备文件的创建、删除、修改和权限设置等操作，以及设备文件的映射和链接。
三、设备节点管理设备节点是Linux系统中设备驱动和设备文件之间的中间层，它是设备驱动和设备文件的桥梁。
设备节点通过设备号来标识设备，每个设备节点都对应一个唯一的设备号。
设备节点管理包括设备节点的创建、删除和配置等操作，以及设备节点和设备文件之间的映射关系的管理。
四、设备配置管理设备配置是指对设备进行参数设置和功能配置的过程。
在Linux系统中，可以通过配置文件、命令行工具和图形界面工具等方式进行设备配置。
设备配置管理包括设备参数的读取、修改和保存等操作，以及设备功能的开启、关闭和调整等操作。
五、设备诊断和故障排除设备诊断和故障排除是在设备出现故障或异常情况时对设备进行检测和修复的过程。
在Linux系统中，可以通过日志文件、命令行工具和专业诊断工具等方式进行设备诊断和故障排除。
设备诊断和故障排除包括设备状态的监测、错误日志的分析和故障原因的查找等操作，以及设备驱动和设备文件的重新配置和修复等操作。
计算机操作系统chap5设备管理PPT资料155页
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3、通道的类型
根据信息交换方式的不同，可把通道分成字节多路通 道、数组多路通道和选择通道三种。
（1）字节多路通道 通常都含有许多非分配型子通道，其数量可以从几十
到数百个，每一个子通道连接一台输入输出设备，这些 子通道按时间片轮转方式共享主通道。
字节多路通道 连接低速或中速 设备时，不会丢 失信息。
第5章 设备管理
设备管理是操作系统中最繁杂且与硬件关系最 密切的部分。通过本章学习，读者应该掌握以下 内容： 数据传输方式 中断技术 缓冲技术 设备分配技术 设备独立性 设备驱动
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5.1. I/O系统 5.2. I/O控制方式 5.3. 缓冲管理 5.4. I/O软件 5.5. 设备分配 5.6. 磁盘存储器的管理
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思考题一
什么是通道？ 通道有哪些类型？
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2、I/O通道概念
通道是一种硬件机构，又称I/O处理机。输入输 出通道是指专门负责输入输出工作的处理器。
它有自己的指令系统（包含数据传送指令和设 备控制指令），独立执行自己的通道程序来实现内 存与外设之间的数据传输，从而使系统获得CPU与 外设并行处理的能力。
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5.1.3 I/O通道
1、通道的引入
为了提高计算机系统的运行效率，就要使CPU摆脱繁忙的 I/O事务，而配置专门处理I/O事务的机构——通道。
通道的引入是为了建立独立的I/O操作。它不仅要求数据 传送独立于CPU，而且要求I/O操作的组织、管理、结束等 也尽量独立，以保证CPU有更多的时间从事计算。这样就可 以实现CPU计算和I/O操作的并行工作。
操作系统-设备管理
缓冲 转换器
信号 数据
状态信号线
控制逻辑
控制信号线
图5-1 设备与控制器间的接口
控数制据信信号号线线：：作用为于设在备设控备制和器设向备I控/O制设器备之发间送传控送制数信据号信时号的。通输路入。设备：外界 状输态入信的号信线号：经用该转于信换传号器送规转指定换示了后设设形备备成当将的前要数状执据态行，的的通信操常号作先。：送入缓冲器中，当数据量达 到一定的比特设读数备操后的作，当（再前指从状由缓态设冲有备器：向通控过制一器组传数送据数信据号）线传送给设备控制器。输 出设备：将从正写设在操备读作控（（制写从器）控经制过器数接据收信数号据线）传送来的一批数据先暂存于缓冲器 中，经转换器设作备适已当读转（换写后），完再成逐，个并字准符备地好输新出的。数据传送。
中写入一个字（节）； 3 主机设置命令就绪位； 4 当控制器注意到命令就绪位已被设置，则设置忙位； 5 控制器读取命令寄存器，并看到写入命令，它从数
通道价格昂贵，通道数量势必减少。这往往又使 它成了I/O的瓶颈，从而造成整个系统吞吐量的下 降。假设设备1至设备4是四个磁盘，为了启动磁 盘4，必须用通道1和控制2；但若这两者已被其他 设备占用，必然无法启动磁盘4。
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瓶颈问题的解决
通道1 存储器
通道2
控制器1 控制器2
I/ O设备 I/ O设备 I/ O设备 I/ O设备
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程序控制（忙—等待或轮询方式）
系统中没有中断机构，I/O操作由程序发起，并等 待操作完成。数据的每次读写均通过CPU。 – 例如：当主机要通过端口来写出数据时，主机 与控制器之间的握手协议如下：
缺点：在外设进行数据处理时，CPU只能等待， 致使CPU利用率很低。
计算机操作系统设备管理
计算机操作系统设备管理
计算机操作系统的设备管理是管理计算机系统中的硬件设备的重要组成部分。
设备管理主要包括设备分配、设备释放、设备驱动程序管理和设备状态管理四个方面。
设备分配是指在系统启动时，管理程序将计算机系统中的各种硬件设备按照规则分配给各个用户或进程。
在分配设备时，需要考虑设备的类型、数量、性能以及用户对设备的使用需求。
设备的分配需要合理分配系统资源，避免资源的浪费和冲突。
设备释放是指在设备使用完毕后，将设备从用户或进程中释放出来，使得其他用户或进程可以继续使用该设备。
设备释放需要及时释放被占用的设备，以提高系统的设备利用率。
设备驱动程序管理是指管理设备的各种驱动程序，通过驱动程序来控制设备的工作。
驱动程序管理需要确保设备的驱动程序能够正常工作，提供给用户或进程可用的设备接口。
设备状态管理是指管理设备的工作状态，包括设备的空闲状态、使用状态、故障状态等。
设备状态管理需要及时监控设备的工作状态，以及时处理设备的故障和异常情况。
在计算机操作系统中，设备管理对于系统的性能和稳定性至关重要。
合理的设备管理可以提高系统资源的利用率，提高系统的响应速度和稳定性，保障用户或进程对设备的需求。
因此，设备管理需要综合考虑系统的硬件资源和用户的需求，合理分配和管理计算机系统中的各种硬件设备。
操作系统实验六设备管理
操作系统实验六设备管理设备管理是操作系统中重要的一部分，它涉及到对计算机的各种硬件设备进行管理和调度，以保证系统的正常运行。
本文将探讨操作系统实验六中的设备管理相关内容。
一、设备管理概述在操作系统中，设备管理负责处理计算机系统中的各种硬件设备，包括输入设备、输出设备和存储设备等。
其目标是合理调度设备的使用，提高系统的资源利用率和响应速度。
二、设备的分类根据设备的性质和使用方式，设备可以被划分为以下几类：1. 输入设备：如键盘、鼠标、扫描仪等，用于将外部信息输入到计算机系统中。
2. 输出设备：如显示器、打印机、音响等，用于将计算机系统中的信息输出到外部设备中。
3. 存储设备：如硬盘、光盘、U盘等，用于存储和读取大量数据。
三、设备管理的功能设备管理主要有以下几个功能：1. 设备的分配与释放：根据用户的请求，将设备分配给相应的作业使用。
作业完成后，再将设备释放，以便其他作业使用。
2. 设备驱动程序：设备驱动程序是设备管理的核心，它负责向硬件设备发送指令，并与设备进行交互。
设备驱动程序需要具备良好的稳定性和兼容性。
3. 设备的错误处理：设备管理需要对设备故障进行检测和处理，以避免故障对系统的影响。
当设备发生故障时，要及时通知系统管理员并采取相应的措施。
4. 设备的性能优化：设备管理需要根据不同应用场景和用户需求，对设备进行合理的调度和优化，以提高系统的效率和响应速度。
四、设备管理的调度算法设备管理中常用的调度算法有以下几种：1. 先来先服务（FCFS）：按照作业请求的先后顺序进行设备的分配和释放，优先满足先到达的请求。
2. 最短作业优先（SJF）：根据作业执行的时间要求，优先满足执行时间最短的作业请求。
3. 优先级调度：为每个作业分配一个优先级，并根据优先级来决定设备的分配顺序。
4. 时间片轮转调度：将设备分成若干时间片，每个时间片内只为一个作业分配设备，时间片结束后，将设备分配给下一个作业。
五、设备管理的实例在操作系统实验六中，我们针对设备管理进行了实例演示。
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DMA方式下的I/O控制器结构
Data Lines
Address Lines DMA Request
DMA Acknowledge Interrupt Read Write
操作系统讲义设备管理
Data Count Data Register
Address Register
Control Logic
4、 I/O子系统层次模型
User Process Logical I/O
Communications Architecture
Device I/O Scheduling&Control(DeviceDriver)
Hardware
操作系统讲义设备管理
逻辑I/O：逻辑设备(也称为虚拟设备)实体，不涉及实际的设 备控制； 针对用户接口，提供抽象的命令，如：Open, Close, Read, Write。 针对通信设备，则是通信体系结构如网络协议栈； 针对文件存储设备，是文件系统的逻辑结构控制；
两类设备独立性：
一个程序应独立于分配给它的某类设备的具体设备。 即在用户程序中只指明I/O使用的设备类型即可。如 在系统中配备了两台打印机，用户要打印时只要告 诉系统要将信息送到打印机即可。
程序要尽可能地与它使用的设备类型无关。即在用 户程序中只要指出要输入或输出信息，至如信息I/O 使用的设备不需用户指明。
10.2 设备分配
由于外设资源的有限，需解决进程间的 外设共享问题，以提高外设资源的利用 率。设备分配是对进程使用外设过程的 管理。这里有两种作法：
在进程间切换使用外设，如键盘和鼠标； 通过一个虚拟设备把外设与应用进程隔开，
只由虚拟设备来使用设备。
操作系统讲义设备管理
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1、I/O控制技术
中断驱动方式(interrupt-driven I/O）
I/O操作由程序发起，在操作完成时（如数 据可读或已经写入）由外设向CPU发出中断， 通知该程序。数据的每次读写通过CPU。
优点：在外设进行数据处理时，CPU不必等 待，可以继续执行该程序或其他程序。
通道控制方式(channel control)
通道：是计算 机系统中专门 用 于 I/O 的 处 理机。
在大、中、小 型计算机中一 般称为通道， 结构如图所示
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通道控制方式(channel control)
通道控制器(Channel Processor)有自己的专用存储器， 可以执行由通道指令组成的通道程序，因此可以进行 较为复杂的I/O控制，如网卡上信道访问控制。通道程 序通常由操作系统所构造，放在内存里。
I/O子系统设计目标
有效性：
提高效率：提高I/O访问效率，匹配CPU和多种 不同处理速度的外设
通用性
方便使用：方便用户使用，对不同类型的设备 统一使用方法，协调对设备的并发使用
方便控制：方便OS内部对设备的控制：增加和 删除设备，适应新的设备类型
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设备独立性
设备独立性是指用户在编程0章 设备管理
I/O基本概念 I/O控制技术 I/O子系统层次结构 设备分配 假脱机技术 设备控制 磁盘调度管理 WindowsNT设备管理举例
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10.1 概述
▪ I/O设备 在计算机系统中除CPU和内存储外所有 的设备和装置。也叫计算机外部设备 (外围设备)。
▪ I/O子系统
操作系统中负责I/O设备管理的功能模块。 外设的特点：
种类多 差异大(控制和速度)
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设备分类
按交互对象分类： 人机交互设备：视频显示设备、键盘、鼠标、打印 机。 与计算机或其他电子设备交互的设备：磁盘、磁带、 传感器、控制器。 计算机间的通信设备：网卡、调制解调器。
▪优点：执行一个通道程序可以完成几批I/O操作。 选择通道(selector channel)：可以连接多个外设，而 一次只能访问其中一个外设。 多路通道(multiplexor channel)：可以并发访问多个 外设。分为字节多路(byte)和数组多路(block)通道。
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2、设备管理的目的和功能
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3、 I/O管理功能
设备存取 实现对设备的存取操作，提供命令接口和编程接口。
设备分配 在多用户的环境下，负责设备的分配和回收。
设备控制 设备控制包括设备的驱动、完成和故障中断处理。
状态跟踪 设备控制块是存放设备管理和控制信息的数据结构。 系统要掌握设备的状态。
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按外设特性分类 ▪ 使用特征：存储、输入/输出、终端 ▪ 信息组织特征： 块设备：信息按字符块组织和处理。（面向块的 设备） 如：磁盘。 字符设备：信息按字符组织和处理。（面向字符 的设备）。如：打印机。
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1、I/O控制技术
程序控制I/O(programmed I/O)
I/O操作由程序发起，程序执行忙等待操作 等待操作完成。数据的每次读写通过CPU。 缺点：在外设进行数据处理时，CPU只能 等待(忙等待）。
缺点：每次I/O都要CPU的干预，CPU每次处 理的数据量少（通常不超过几个字节），只 适于数据传输率较低的设备。
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1、I/O控制技术
直接存储访问方式(DMA) Direct Memory Access
由程序设置DMA控制器中的若干寄存器值 （如内存起始地址，传送字节数），然后发 起I/O操作，而DMA控制器完成内存与外设 的成批数据交换，在操作完成时由DMA控制 器向CPU发出中断。 优点：CPU只需干预I/O操作的开始和结束， 而其中的一批数据读写无需CPU控制，适于 高速设备。
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设备I/O：逻辑设备与物理设备间的过渡协调机构。 用户命令到设备操作序列的转换 I/O缓冲：提高I/O效率。
调度和控制：物理设备控制实体；直接面对硬件设备 的控制细节。这部分通常体现为设备驱动程序。 并发I/O访问调度 设备控制和状态维护 中断处理
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