b. 存储设备（块设备） 磁盘、磁带 （4）按信息交换的单位

a. 块设备：用于存储信息，属于结构设备。磁盘、磁带（以块为单位传送信息） b. 字符设备：以单个字符为单位来传送信息。 键盘 9．设备管理的目标

a. 提高外部设备的利用率

b. 为用户提供便利、统一的使用界面 10．设备管理的功能

a. 提供一组I/O命令 b. 进行设备的分配和回收 c.

对缓冲区进行管理

d. 实现真正的I/O操作 11．输入输出管理步骤

（1）用户在程序中使用系统提供的输入/输出命令发出I/O请求 （2）输入输出管理程序接受这个请求

（3）“设备驱动程序”来具体完成所要求的的I/O操作 （4）实现设备中断处理程序来处理这个请求

设备的输入输出管理程序由3块内容组成：接受用户的I/O请求，组织管理输入输出进行，输入输出的善后处理 设备控制：

1) 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条数据结构

2) 独享设备中具有排他性，只能采取“静态分配”的策略

a. 静态分配：用户作业开始之前，由系统一次分配给该作业所需的设备，控制器

和通道，不会发生死锁

b. 动态分配：在进程执行过程中进行的设备分配，可能造成死锁 对独享设备采用的分配算法：

? 先来先服务 ? 优先级高者先服务

3) 共享磁盘的调度

磁盘是一种典型的共享存储设备，允许多个作业进程同时使用，而不是让一个作业在整个运行期间独占。“同时使用”是指当一个作业进程暂时不用时，其他作业进程就可以使用。每一个时刻只有一个作业用

4) 调度算法

a. “先来先服务”调度算法（并不理想）（移臂调度，减少查找时间）

以I/O请求到达的先后次序作为磁盘调度的顺序 b. “最短查找时间”调度算法

把距离磁头当前位置最近的I/O请求作为下一次调度的对象 c.

“电梯”调度算法（SCAN）

总是沿着此案移动臂的移动方向选择距离磁头当前位置最近的I/O请求，作为下一次调度的对象

d. “单向扫描”调度算法（循环扫描 CSCAN）

总是从0号柱面开始往里移动移动臂，遇到有I/O请求就进行处理，直到到达最后一个请求柱面，然后移动臂立即带动磁头不做任何服务地快速返回到0号柱面，开始下一次扫描

对I/O设备的控制方式（数据传输方式） 1) 程序循环测试方式（程序查询式）

是指用户进程使用start指令启动设备后，不断地执行test指令，去测试所启动设备的状态寄存器。只有在状态寄存器出现了所需要的状态后，才停止测试工作，完成输入/输出。

数据寄存器：用来存放传输的数据 状态寄存器：用来记录设备当前所处状态 2) 中断方式

所谓“中断”是一种使CPU暂时中止正在执行的程序而转去处理特殊时间的操作。 引起中断的时间称为中断源。

程序中产生的中断，由CPU的某些错误结果（如，计算机溢出）产生的中断称为“内中断”，由外部设备控制器引起的中断称为“外中断” 3) 直接存储器存取方式（DMA方式）

特点：能使I/O设备直接和内存储器进行成批数据的快速传输。（单位：块数据） DMA控制器包括四个寄存器：数据寄存器，状态寄存器，地址寄存器，字节计数器

DMA控制器的组成：主机与DMA控制器的接口；DMA控制器与块设备的接口；I/O控制逻辑 4) 通道方式

通道方式能够使CPU彻底从I/O中解放出来。CPU进行善后处理和启动。 通道是一个独立于CPU的，专门用来管理输入/输出操作的处理机。 通道是通过执行通道程序并与设备控制器共同实现对I/O设备的控制的。 它规定了设备应该执行的各种操作的顺序。由一系列通道指令所构成，CPU对I/O请求只去做启动和善后处理工作，输入/输出的管理以及数据传输等事宜，全部由通道独立完成。 缓冲： 1) 原因：

a. 缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾

b. 减少对CPU的中断频率，放宽对CPU中断响应时间的限制 c.

解决数据粒度不匹配的问题

d. 提高CPU和I/O设备之间的并行性 2) 缓冲的实现

a. 采用专门的硬件寄存器，比如设备控制器里的数据寄存器，“硬件缓冲” b. 在内存储器中开辟出n个单元，作为专用的I/O缓冲区，以便存放输入/输出

的数据，这种缓冲区就是“软件缓冲” c.

根据缓冲区的个数：单缓冲区、双缓冲区、多缓冲区、缓冲池

3) 虚拟设备

a. 通过多道程序技术可将一台物理CPU虚拟为多台逻辑CPU，需要硬件的支持。

作为后援的硬盘（大容量），具有设备与CPU并行工作的能力

4) SPOOLing技术

a. 在主机的直接控制下，实现以前的脱机输入/输出功能，此时的外围操作与CPU

对数据的处理同时进行，我们把这种在联机情况下实现的同时外围操作的技术称为SPOOLing技术，或假脱机技术

b. SPOOLing技术是对脱机输入/输出系统的模拟。SPOOLing系统建立在通道技术

和多道程序技术的基础上，以高速随机外存（通常为磁盘）为后援存储器

5) 设备无关性：

应用程序中所用的设备，不局限于使用某个具体的物理设备。为每个设备所配置的设备驱动程序是与硬件紧密相关的软件。为了实现设备独立性，必须再在设备驱动程序上设置一层软件，称为与设备无关的I/O软件或设备独立性软件 6) 操作系统中实现虚拟设备的软件功能模块由3部分组成

a. 预输入程序 b. 缓输出程序 c.

井管理程序

7) SPOOLing系统由四部分组成

a. 输入井和输出井

在磁盘上开辟出来的两个存储区域，输入数据，输出数据 b. 输入缓冲区和输出缓冲区

在内存中开辟的两个缓冲区 c.

输入进程和输出进程 模拟外围控制机 d. 井管理程序

特点：

? 提高了I/O的速度

? 将独占设备改造为共享设备 ? 实现了虚拟设备的功能