计算机外部设备管理课件

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4.2 输入/输出的处理步骤
4.2.1 I/O请求的提出 输入/输出请求来自用户作业进程。
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图4-3 I/O请求的处理步骤
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4.2.2 对I/O请求的管理
设备的输入/输出管理程序由三块内 容组成：接受用户的I/O请求，组织管理 输入/输出的进行，以及输入/输出完成 后的善后处理。
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表目 n
图4-5 系统设备表SDT
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4.3.2 独享设备的分配
“独享设备”即是在使用上具有排 它性的设备。
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独享设备的使用具有排它性，因此 对这类设备只能采取“静态分配”的策 略。
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为了管理起见，系统在内部对每一台 设备进行编号，以便相互识别。设备的 这种内部编号称为设备的“绝对号”。
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因为设备控制块DCB中存放的是一台 具体设备的有关信息，找到一个设备的 DCB，就得到了该设备的特性、各种参数、 使用情况等，所以DCB是设备管理中最重 要的一种数据结构。图4-5 系统设备表 SDT
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为了管理设备，系统除了为每个设 备设置DCB外，整个系统还要有一张所谓 的“系统设备表（SDT—System Device Table）”。
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因此，磁带上每个记录之间要安排 有所谓的“记录间隙（IRG）”存在 。
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图4-1 记录与记录间隙（IRG）
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磁带写时，是在缓冲区中把若干个
记录拼装成一块，然后写出，这个过程
被称为“记录的成组”；磁带读时，是
• 存储设备
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磁带是一种严格按照信息存放物理 顺序进行定位与存取的存储设备。
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磁带机的启停必须要考虑到物理上 惯性的作用，当启动读磁带上的下一个 记录时，必须经过一段时间，才能使磁 带从静止加速到额定速度；从读完一个 记录后，到真正停下来，又要滑过一小 段距离。
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为了便于区分，避免混乱，允许用 户对自己要求使用的几台相同类型的设 备进行编号。这种编号出自于用户，因 此称为设备的“相对号”。
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用户是通过“设备类，相对号”来 提出使用设备的请求的。
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操作系统设置两种表，一是“设备类 表”，整个系统就只有一张设备类表； 一是“设备表”，每一类设备有一张。
（1）完成一个I/O请求的步骤；
（2）如何管理和分配系统中的设备；
（3）数据传输的各种控制方式；
（4）设备管理中常用的若干技术。
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4.1 概 述
4.1.1 计算机设备的分类
可以从不同的角度对外部设备进行分 类。
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（1）基于设备的从属关系，可以把系统 中的设备分为系统设备与用户设备两类。
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2．设备管理的功能
设备管理必须具有如下功能：
（1）提供一组I/O命令，以便用户进程 能够在程序一级发出所需要的I/O请求， 这就是用户使用外部设备的“界面”。
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（2）进行设备的分配与回收。 （3）对缓冲区管理。 （4）实现真正的I/O操作。
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先把一块读到内存缓冲区，然后从中挑
选出所需要的记录，这个过程被称为
“记录的分解”。
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磁盘的特点是存储容量大，存取速
度快，并且能够顺序或随机存取。操作
系统中的很多实现技术（比如存储管理
中的虚拟存储，本章将要介绍的虚拟设
备等），都是以磁盘作为后援的。
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因此，它越来越成为现代计算机系
统中一个不可缺少的重要组成部分。
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图4-2 磁盘结构示意图
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4.1.2 设备管理的目标与功能
1．设备管理的目标 操作系统设备管理的目标之一是提
高外部设备的利用率。
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操作系统设备管理的目标之二是为 用户提供便利、统一的使用界面。
• 系统设备 • 用户设备
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（2）基于设备的分配特性，可以把系统 中的设备分为独享设备、共享设备和虚 拟设备三类。
• 独享设备 • 共享设备 • 虚拟设备
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（3）基于设备的工作特性，可以把系统 中的设备分为输入/输出设备和存储设备 两类。
• 输入/输出设备
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图4-7 设备类表和设备表
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对于独享设备，常采用的分ห้องสมุดไป่ตู้算法 有如下两种：
（1）先来先服务 （2）优先级高者先服务
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4.3.3 共享磁盘的调度
当有很多进程向磁盘提出I/O请求时， 对它们就有一个调度安排问题：让谁先 用，让谁后用。
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4.3 设备的分配与调度算法
4.3.1 管理设备时的数据结构
为了管理系统中的外部设备，操作 系统为每一台设备开辟一个存储区，随 时记录系统中每一台设备的基本信息， 这个存储区被称为“设备控制块DCB （Device Control Block）”。
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图4-4 设备控制块DCB及设备请求队列
第4章 设备管理
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4.1 4.2 4.3 4.4 4.5
概述 输入/输出的处理步骤 设备的分配与调度算法 数据传输的方式 设备管理中的若干技术
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在此，“设备”泛指计算机系统中 的外部设备，即除主机以外的其他所有 设备。
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本章着重讲述四个方面的内容：
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4.2.3 I/O请求的具体实现
在操作系统的设备管理中，是由设 备驱动程序来具体实现I/O请求的。
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设备驱动程序有时也称为输入输出 处理程序，它必须使用有关输入/输出的 特权指令来与设备硬件进行交往，以便 真正实现用户的输入/输出操作要求。
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