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【操作系统】设备管理

發(fā)布時(shí)間：2024/3/13 windows 57 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了【操作系统】设备管理小編覺得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.

一個(gè)I/O控制器可能會(huì)對應(yīng)多個(gè)設(shè)備；
數(shù)據(jù)寄存器、控制寄存器、狀態(tài)寄存器可能有多個(gè)（如：每個(gè)控制/狀態(tài)寄存器對應(yīng)一個(gè)具體的設(shè)備），且這些寄存器都要有相應(yīng)的地址，才能方便CPU操作。
有的計(jì)算機(jī)會(huì)讓這些寄存器占用內(nèi)存地址的一部分，稱為內(nèi)存映像I/O；另一些計(jì)算機(jī)則采用I/O專用地址，即寄存器獨(dú)立編址。

用什么樣的方式來控制I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)讀/寫

理解并記住I/O軟件各個(gè)層次之間的順序，要能夠推理判斷某個(gè)處理應(yīng)該是在哪個(gè)層次完成的，最?？嫉氖窃O(shè)備獨(dú)立性軟件、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序這兩層
只需理解一個(gè)特點(diǎn)即可：直接涉及到硬件具體細(xì)節(jié)、且與中斷無關(guān)的操作肯定是在設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?qū)油瓿傻?/span>；沒有涉及硬件的、對各種設(shè)備都需要進(jìn)行的管理工作都是在設(shè)備獨(dú)立性軟件層完成的
設(shè)備獨(dú)立性軟件 = 設(shè)備無關(guān)性軟件

邏輯設(shè)備表的作用 ：建立邏輯設(shè)備名到物理設(shè)備名的映射關(guān)系；根據(jù)設(shè)備類型選擇調(diào)用相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。

阻塞I/O：應(yīng)用程序發(fā)出I/O系統(tǒng)調(diào)用，進(jìn)程需轉(zhuǎn)為阻塞態(tài)等待。
eg：字符設(shè)備接口——從鍵盤讀一個(gè)字符 get，如C語言中的scanf函數(shù)。
非阻塞I/O：應(yīng)用程序發(fā)出I/O系統(tǒng)調(diào)用，系統(tǒng)調(diào)用可迅速返回，進(jìn)程無需阻塞等待。
eg：塊設(shè)備接口——往磁盤寫數(shù)據(jù) write
設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序接口：操作系統(tǒng)規(guī)定好設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的接口標(biāo)準(zhǔn)，各廠商必須按要求開發(fā)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序接口
不同的操作系統(tǒng)，對設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序接口的標(biāo)準(zhǔn)各不相同。設(shè)備廠商必須根據(jù)操作系統(tǒng)的接口要求，開發(fā)相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，設(shè)備才能被使用

操作系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)文件保護(hù)功能，不同的用戶對各個(gè)文件有不同的訪問權(quán)限（如：只讀、讀和寫等）。
在UNIX系統(tǒng)中，設(shè)備被看做是一種特殊的文件，每個(gè)設(shè)備也會(huì)有對應(yīng)的FCB。當(dāng)用戶請求訪問某個(gè)設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)FCB中記錄的信息來判斷該用戶是否有相應(yīng)的訪問權(quán)限，以此實(shí)現(xiàn)“設(shè)備保護(hù)”的功能。

雖然系統(tǒng)中只有一個(gè)臺打印機(jī)，但每個(gè)進(jìn)程提出打印請求時(shí)，系統(tǒng)都會(huì)為在輸出井中為其分配一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)（相當(dāng)于分配了一個(gè)邏輯設(shè)備），使每個(gè)用戶進(jìn)程都覺得自己在獨(dú)占一臺打印機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對打印機(jī)的共享。
SPOOLing 技術(shù)可以把一臺物理設(shè)備虛擬成邏輯上的多臺設(shè)備，可將獨(dú)占式設(shè)備改造成共享設(shè)備。

設(shè)備的 固有屬性 可分為三種：獨(dú)占設(shè)備、共享設(shè)備、虛擬設(shè)備。

獨(dú)占設(shè)備——一個(gè)時(shí)段只能分配給一個(gè)進(jìn)程（如打印機(jī)）

共享設(shè)備——可同時(shí)分配給多個(gè)進(jìn)程使用（如磁盤），各進(jìn)程往往是宏觀上同時(shí)共享使用設(shè)備，而微觀上交替使用。

虛擬設(shè)備——采用 SPOOLing 技術(shù)將獨(dú)占設(shè)備改造成虛擬的共享設(shè)備，可同時(shí)分配給多個(gè)進(jìn)程使用（如采用 SPOOLing 技術(shù)實(shí)現(xiàn)的共享打印機(jī)）

靜態(tài)分配：進(jìn)程運(yùn)行前為其分配全部所需資源，運(yùn)行結(jié)束后歸還資源破壞了“請求和保持”條件，不會(huì)發(fā)生死鎖
動(dòng)態(tài)分配：進(jìn)程運(yùn)行過程中動(dòng)態(tài)申請?jiān)O(shè)備資源

結(jié)論：采用單緩沖策略，處理一塊數(shù)據(jù)平均耗時(shí) Max(C, T)+M

結(jié)論：采用雙緩沖策略，處理一個(gè)數(shù)據(jù)塊的平均耗時(shí)為 Max (T, C+M)

若兩個(gè)相互通信的機(jī)器設(shè)置雙緩沖區(qū)，則同一時(shí)刻可以實(shí)現(xiàn)雙向的數(shù)據(jù)傳輸
注：管道通信中的“管道”其實(shí)就是緩沖區(qū)。要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，必須設(shè)置兩個(gè)管道

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