多缓冲区.ppt

第10章设备管理
设备管理的基本任务是按照用户的要求来控制外部设备的工作,以完成用户所希望的输入输出操作。
外部设备是信息的输入输出(I/O)机构,它为进程提供与外部世界的通信。但是I/O设备具有多样性,各种外部设备有不同的性能和操作方式。例如:
★速度差异
★传送单位不同
★数据表示方式不同
★操作方式不同
计算机软件技术基础
设备管理
一、设备的类别
按使用特性分为:
存储设备(磁盘. 光盘. 磁带等)是共享设备
输入输出设备(键盘. 打印机. 显示器等)是独享设备
终端设备()可为虚拟设备
脱机设备
2. 按从属关系分为:
系统设备(OS生成时已配置的标准设备:键盘等)
用户设备(用户自己安装配置有OS管理的设备
3. 按信息组织方式分为:
块设备()
字符设备()
引言
计算机软件技术基础
设备管理
二、设备管理的任务和功能
任务
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,把用户和设备硬件特性分开(便于编程及开发新管设程序);
提高设备与设备间,设备和CPU 间及进程与进程间的并行操作度.
引言
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设备管理
2. 功能
进行设备的分配(I/O调度);
实现设备与设备, 设备与CPU等之间的并行操作(相应的硬件支持:数据缓冲,通道, 中断等技术);
进行缓冲区管理;
提供和进程管理系统的接口.
二、设备管理的任务和功能
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设备管理
二、设备管理的任务和功能
3 . 目标
方便性:操作系统的设备管理能提供标准的输入输出控制系统供用户使用,省去了用户自己编写设备输入输出程序的麻烦,为用户提供一个友好的使用环境。
设备独立性:用户的程序与设备互相独立。用户在程序中只需用相对设备号表示设备,当程序运行时由设备管理把相对设备号与具体设备对应起来。
并行性:设备管理可以使外设与CPU并行工作,提高设备利用率和系统效率。
有效性与均衡性:由于输入输出设备工作速度与CPU差异很大,因此输入输出操作往往成为计算机系统中的“瓶颈”,设备管理可以保持各设备的有效工作和忙闲均衡。
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三、通道技术
通道:是一个独立于CPU的专管输入/输出控制的处理机,,受CPU启动,并在操作结束时向CPU发出中断信号。
2. 输入/输出系统结构---四层:内存、通道、控制器和外设。
3. 通道类型:
字节通道---以字节为单位传送数据,能分时操作不同的设备,主要用于连接大量的低速设备();
数组多路通道---以块为单位传送数据,能分时操作不同的设备,主要用于连接中速块设备(磁带机等);
选择通道---以块为单位成批传送数据,但一次只能控制一台设备进行I/O操作, 主要用于连接高速外部设备(磁盘机)
引言
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设备管理
缓冲技术是指在内存中划出一个由N个单元组成的区域,称为缓冲区,作为外设在进行数据传输时的暂存区,以解决CPU处理数据速度与外设传输数据速度不匹配的问题,减少瓶颈现象。根据需要可以采用不同的结构形式—单缓冲区和双缓冲区、多缓冲区、缓冲池。
一、缓冲的引入---设备管理中引入用来暂存数据
为了匹配外设与CPU之间的处理速度;
为了减少中断次数以及CPU中断处理时间。
二、缓冲区的实现
硬件缓冲---一组专用的硬件寄存器;
软件缓冲---内存中划出一个具有n个单元的专用区域。
缓冲技术
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设备管理
三、缓冲的种类(按缓冲器的个数)
单缓冲:设备与处理机之间设置一个缓冲器。临界资源,串行工作。
双缓冲:设置两个缓冲器,分别用于输入输出;并行工作,但外设较多时,难以匹配外设与CPU。
单缓冲区中系统仅设一个缓冲区,进程与外设间的输入输出如下图所示。在单缓冲区下,当某一外设占用缓冲区后,必须等缓冲区为空后,才能放新数据,因此外设间是串行工作的。双缓冲区是开设两个缓冲区,配合使用,可以使两个外设并行工作,提高设备效率。
缓冲技术
进程
缓冲区
外设
I/O
I/O
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三、缓冲的种类
多缓冲:把多个缓冲器连接起来组成两部分,一部分专用于输入,另一部分专用于输出;
当进程输入输出数据量很大或不均匀时,为使外设与CPU能很好的并行工作,应设置多缓冲区,一般将输入、输出缓冲区分别连接成环形多缓冲区,如下图所示。
R
q
G
G
G
G
R
p
说明:
(1)对输入缓冲区,指针p指示