OS ##设备管理

南大OS

设备管理

概述

解决目标：与cpu速度不匹配问题屏蔽设备物理细节

IO控制方式

设备控制器：与系统交互的接口轮询方式：处理器向控制器轮询结果，等待控制器就绪中断方式：控制器向处理发出中断DMA直接存储器访问方式：DMA负责传送全部数据，处理器只在开始和结束时    参与IO通道：通道处理器，CPU让通道程序控制IO设备，通道执行完后发出中断

总线和IO：总线极大影响计算机价格

单总线模型：慢速设备过多占用总线三级总线模型：局部总线，主存总线，扩展总线南桥与北桥：北桥（主存控制器），南桥（IO控制器）扩展成多级总线采用IO通道的多级总线：

IO软件

设计目标：    高效率    通用性设计思路：    层次性：用户空间自定义的调用->独立于设备的系统调用->设备驱动->中断处理->硬件实现：    IO中断程序:位于OS底层，与硬件密切，通用的部分    设备驱动程序：完成到设备机器码转换，具体的部分    独立于设备的：封装好的操作设备的接口，系统调用级别    用户空间的：存在OS内核之外库函数，虚拟设备软件

IO缓冲区：在内存开辟的专门临时存放IO数据

目的：    解决速度匹配    协调逻辑大小和物理大小    提高并行性    减少IO操作产生的中断操作过程    写：写满缓冲区后，才真正写到设备上，回写思想    读：从缓冲区选取合适的大小读入到进程单缓冲技术：    在主存系统中开设一个缓冲区，进程处理快但设备读写无法跟上.双缓冲技术：开设两个，一个被进程使用时另一个依旧与设备交互，解决设备速度慢问题循环缓冲技术：让IO设备数据不断地进入缓冲区

设备独立性

逻辑设备：应用程序和物理设备无关，例如逻辑打印机优点：设备更改不用修改源程序，提高系统可靠性，使分配灵活

独占型外围设备的分配

独占：一次只能一个进程使用静态分配：进程活动前就申请好所有设备，利用率低动态分配：随用随申请，使用时才申请，会发生死锁设备表：每类设备有一张设备表，记录具体设备，通过设备表管理来分配设备设备类表：设备表的表

磁盘：最重要的io设备

物理结构

磁盘：多个盘片盘面：一个盘片2个盘面 磁头号磁道：盘面上的同心圆  柱面号扇区：每个磁道分为固定大小的扇区 扇区号簇：相邻扇区组织物理块地址：柱面号，磁头号，扇区号

磁盘调度：解决多个程序访问磁盘，使总时间最少

移臂调度:减少寻道总时间常用算法：单向扫描，双向扫描，电梯调度旋转调度：使得旋转总圈数最少常用算法：循环排序优化分布：    改变信息的排列方式，交替排序    按柱面而非盘面存储

SPOOLing系统

虚拟设备技术：一类物理设备模拟另一类物理设备

SPOOLing系统：用磁盘缓存慢速字符设备

输入井：输入缓存输出井：井管理程序：处理缓存数据预输入程序：是设备数据进入到缓存缓输出程序：服务进程有权使用硬件，将缓存输出到设备，此时主进程早已结束

批处理系统的作业管理：一连串作业的调度管理

SPOOLing系统：磁盘缓存作业设备数据对应状态：输入->收容->执行->完成

打印机Spooling：磁盘缓存打印内容

守护进程（缓输出）是唯一有特权使用打印机设备的进程打印文件前，用户进程先产生完整的待输出文件，并存放在打印目录（输出井）下打印机空闲时，启动守护进程，打印待输出文件