操作系统目前有五大类型：批处理OS，分时OS，实时OS，网络OS和分布式OS
操作系统的五大功能：作业管理，文件管理，存储管理，设备管理和进程管理
操作系统是一种软件，属于系统软件，
从用户角度看，OS可以看成计算机的的硬件扩充
人机交互方式来看，操作系统是用户与机器的接口
OS是方便用户管理和控制计算机软硬件资源的系统软件或程序集合
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作业的管理
作业的定义：在一次应用业务处理过程中，从输入开始到输出结束，用户要求计算机所做工作的集合称为一个作业
作业的状态：
1'提交（进入）：作业输入外存时的状态
2'收容(后备):作业全部信息输入外存且作业建立程序为之建立JCB,并将其加入后备队列
3'运行:已被作业调度程序选中调入内存,并为之建立进程后的状态
4'完成:已正常运行完成或异常终止后的状态
作业说明书:是体现用户对作业控制意图的文档,包括内容有:作业的基本情况描述,作业控制描述和作业资源要求.
JCB(作业控制块):JCB是根据作业说明书的内容由作业建立程序的能直接被作业调度程序识别的数据表.它是作业在系统中存在的唯一标志.操作系统根据JCB了解作业的情况,同时又利用作业控制块来了解作业的运行.
作业的建立:
1'输入作业
2'为作业建立JCB并把它加入到后备队列
JCB的建立:
1'在系统把作业输入外存,作业的状态变成了后备状态
2'作业调度程序在需要挑选作业投入运行, 作业的状态变成了运行状态
3'作业运行完毕或者出错退出运行,撤销JCB, 作业的状态变成了完成状态
命令控制界面接口:
1'操作接口:用户利用它操作管理计算机和组织,控制作业执行
2'系统调用:为编程人员提供的,用来在程序中请求系统服务
系统调用的分类:
1'设备管理:请求和释放,启动,停止设备
2'文件管理:对文件的读写创建删除
3'进程控制
4'进程通信
5'存储管理:
6'线程管理:
系统调用的执行和普通库函数和用户自定义函数的执行是不一样的------是由陷阱处理机构执行的
陷阱处理机构:相当于微机中的软中断处理机构
陷阱指令:由于系统调用引起的处理机中断指令
处理机指令分类:普通指令和特权指令
处理机状态:用户态和核心态
程序状态字(PSW):
15 | 14 | 13 | 9 | 8 | 7 | 3 | 2 | 1 | 0 | ||
T | S | I(2) | I(1) | I(0) | N | Z | V | C |
M68000的程序状态字(16bit的寄存器)
C进位(产生进位被设成1,反之为0)
V溢出(溢出) Z零标志位 N 负标志 I(0)-I(2)中断屏蔽 T陷阱
S 处理机状态:0---用户态 1---核心态
处理机状态切换:
Unix系统的结构:分为三层
1'内核:包括文件控制系统和进程控制系统
2'中间层:包括shell命令解释层,实用程序,库函数和编辑软件,编译程序,文件和数据库,系统管理软件,通信用实用程序等.
3'最外层:包括用户程序
进程管理
程序的并发执行:一组在逻辑上相互独立的程序或者程序段在执行过程中,其执行时间在宏观上相互重叠(强调的是时间段).
影响:程序并发,并行执行最大的优点是提高了计算机系统的处理能力,使计算机的资源利用率大大提高,但是由于程序的并发执行也导致了系统资源的共享和竞争,从而影响程序的推进进度.
进程的定义:一个具有独立功能的程序对某个数据集在处理机上的执行过程和资源分配得基本单位.或者是:具有一定功能的程序段在给定数据空间上的一次执行过程
进程与程序的区别与联系:
1'进程是动态的概念,而程序是静态的概念
2'进程具有并行特性,而程序没有
3'一个进程可以包含多个程序,一个程序可以对应多个进程
4'程序是进城的物理基础
5'进程的生命周期的是短暂,而程序的生命周期相对于进程是长久的
进程的特征:动态性,并发性,独立性,异步性,结构性(PCB进程控制快)
进程的组成(静态描述):由程序,数据和进程控制块(PCB)组成
进程控制快是系统感知进程存在的唯一实体
PCB包含的基本内容:
1'进程的描述信息:进程名/标识号 用户名/用户标识 家族信息
2'进程的控制信息:进程的状态,进程的优先级,程序的起始地址,计时信息,通信信息
3'进程的资源管理信息:存储器信息,I/O设备信息,文件信息
4'CPU现场保护结构
进程上下文(进程环境):是进程执行活动全过程的静态描述,它包括计算机中与执行该进程有关的各种寄存器的值,程序段和经过编译之后形成的机器指令代码(正文集),数据集等
进程空间(虚拟地址空间):进程中所有能使用地址的集合.
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进程的状态:就绪,运行和阻塞三种基本状态
就绪状态:进程已经获得了除CPU以外的所有资源
运行状态:进程正在处理机上执行的状态
等待状态:进程因为等待事件的发生而放弃处理机后所处的状态
原语:操作系统提供的为完成某系统功能的最基本的不可分割的操作,原语不允许并发执行的.不允许暂停.
控制进程的原语:创建,撤销,阻塞,唤醒等
进程的创建:
1'申请空闲的PCB表项
2'填PCB表的内容
3'把当前的PCB加入就绪队列
4'将当前的PCB加入进程家族或者进程链
进程的撤销:方式:
1'仅撤销该PID代表的进程
2'撤销该PID代表的进程以及所有的子孙进程
过程:1根据进程PID查找进程链或者进程家族
2'释放该进程所占的资源
3'释放该进程的PCB
4'返回
阻塞原语的工作过程:
1'保存当前进程的CPU现场
2'将其状态修改为等待状态
3'将其插入对应的等待队列
4'转进程调度程序
唤醒原语的工作过程:
1'根据唤醒原因,从对应的等待队列中摘下下一个PCB
2'将其状态修改为就绪状态
3'将其插入就绪状态
4'转进程调度程序返回
进程的互斥:
临界资源:在一段时间内只允许一个进程使用的资源
临界区(临界段):进程中访问临界资源的代码段
间接制约:由共享公共资源而造成的对并发进程执行速度的间接制约,称为间接制约,
直接制约:一组在异步环境下的并发进程,各自的执行结果互为对方的执行条件,从而限制个进程的执行速度的过程称为并发进程的直接制约
进程互斥:一组并发进程中的一个或者多个程序段,因共享某一公有资源而导致他们必须以一个不允许交叉执行的单位执行..也就是说,不允许两个以上的共享该资源的并发进程同时进入临界区称为互斥.
P原语:为阻塞原语,负责把当前的进程由运行态转换为阻塞态,直到另一个进程唤醒他.操作为:申请一个空闲资源(信号量减1),若(信号量>=0)成功,则退出;若失败,则该进程被阻塞.
V原语:为唤醒原语,负责把一个被阻塞的进程唤醒,它有一个参数表,存放着等待被唤醒的进程信息.操作为:释放一个被占用的资源(把信号量加1),如果发现被阻塞的过程(信号量<=0),则选择一个唤醒之.
信号量:除赋初值外仅能由同步原语(P,V操作)对其操作的整型变量,其值与其所代表的资源使用情况有关.
物理意义:
1'当其值>=0时,代表可用资源的数量
2'当其值<0时,其绝对值代表因为请求使用该信号量所代表的资源而被阻塞的进程数量
P,V原语是操作系统中提供的用于对进程之间相互推进速度进行控制的最基本的操作,它操作-的对象只能是信号量
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进程同步:
file:///D:/Program%20Files/Zoundry%20Raven/profiles/My%20Profile/resourcestore/wps_clip_image_8368.pngfile:///D:/Program%20Files/Zoundry%20Raven/profiles/My%20Profile/resourcestore/wps_clip_image_15830.pngfile:///D:/Program%20Files/Zoundry%20Raven/profiles/My%20Profile/resourcestore/wps_clip_image_18241.png
file:///D:/Program%20Files/Zoundry%20Raven/profiles/My%20Profile/resourcestore/wps_clip_image_11478.pngfile:///D:/Program%20Files/Zoundry%20Raven/profiles/My%20Profile/resourcestore/wps_clip_image_18761.png
同步的定义:一组并发进程由于相互合作共同完成某种任务,因而相互等待,使得各进程按一定的速度执行的进程.
互斥也是一种特殊的同步
私用信号量:只与制约和被制约进程有关的信号量,用于同步的信号量.
信号量的设定:
设代表满缓存区数量的信号量为BufFull
设代表空缓存区数量的信号量为BufFull
设初值: BufFull=0; BufFull=n
同步的实现:
1'用消息通信实现进程同步:wait(消息名)和signal(消息名)实现
wait功能:
signal功能:
设消息变量Bufempty =true Buffull=false
Pc: | Pp: |
…. | …. |
A:wait(Bufempty) | B:wait(Buffull) |
计算 | 打印Buf中的数据 |
Buf<-计算结果 | 清除Buf中的数据 |
Bufempty<-false | Buffull<-false |
signal(Buffull) | signal(Bufempty) |
goto A | goto B |
2'用P,V实现进程同步实例
生产者___消费者问题分析
1'生产者进程间(互斥)
2'消费者进程间(互斥)
3'生产者-消费者之间(同步互斥)
信号量设定:
设代表非空缓存区数量的信号量为full,代表空缓存区数量的信号量为avail,代表缓存区资源使用情况的信号量为mutex(互斥)
设定初始值:full=0,avail=n, mutex=1
file:///D:/Program%20Files/Zoundry%20Raven/profiles/My%20Profile/resourcestore/wps_clip_image_21580.png生产者 消费者
begin begin
P(avail); P(full);
P(mutex); P(mutex);
送数据入缓冲区某单元; 取缓冲区某单元数据;
V(full); V(avail);
V(mutex); V(mutex);
end; end;
进程通信: 进程间数据的传递过程.
通信方式:
1'主从式:处于通信中的两进程其中之一处于支配地位,而另外一个进程处于被支配地位.
2'会话式;即时通常说的客户/服务器方式,处于通信中的两个进程其中之一是专门提供某种服务的服务器的进程,而另一个是需要使用该服务的进程
3'消息或邮箱通信方式;发送过程不管接受进程是否准备好都会发送消息,接受进程根据需要接收
4'共享存储区:
几种具体的通信方式:
1'信号:使用信号处理器来进行
2'信号量:使用P,V操作
3'消息队列
4'共享内存
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处理机调度
周转时间:将一个作业提交给计算机系统后到该作业的结果返回给用户所需的时间.
响应时间:从用户发出一个命令到计算机系统把相应的执行结果返回给用户所需的时间.
调度的层次:
1'作业调度(宏观调度):从外存到内存
2'交换调度(中级调度):外存到内存,或者内存到外存
3'进程调度(微观调度):按照某种方法选取一个处于就绪状态的进程占用处理机
4'线程调度
作业调度功能:
1'记录作业状况
2'挑选作业运行
3'为选中作业做好执行前的准备工作
4'作业完成后做善后
衡量标准:
1'批处理系统:考查作业的周转时间
2'分时系统:考察系统的平均响应时间
3'实时系统:考察系统对特定事件的响应时间
进程调度功能:
1'记录进程的执行情况
2'选择占有处理机的进程
3'进行进程的上下文切换
进程上下文的切换步骤:
1,决定是否做上下文切换
2'保存当前进程的上下文
3'选择进程
4'恢复或者装配进程的上下文,交出CPU的控制权
进程调度的性能评价
1'定性衡量: 调度的可靠性,调度的简洁性
2'定量衡量: CPU的利用率,进程的等待时间和执行时间
调度的算法:
1'先来先服务(FCFS)调度算法:按作业或进程的到达时间的先后依次处理使用处理机
2'时间片轮转法:把CPU的处理时间分成固定大小的时间片,时间片t值的大小近似为:t=R/Nmax,其中R为响应时间,Nmax,为就绪队列所允许的最大进程数.
3'短作业优先法(SJF) (抢占和非抢占策略):首先挑选运行时间短的作业先运行.可以提高系统的吞吐率
4'最短剩余时间优先法(抢占策略):作业调度再有新作业进入后备队列,从新挑选剩余时间最短的作业投入运行(与短作业优先法区别)
5'最高响应时间优先法(HRN):同时兼顾每个作业等待时间和运行时间两方面的因素,挑选响应比最高的作业运行.R=(W+T)/T=1+W/T R为响应比,W代表作业等待时间,T代表作业运行时间
6'优先级调度算法:挑选优先级最高的作业投入运行
1''静态优先级:根据用户要求确定 根据作业类型(I/O型和CPU型作业,前者优先级高
一般高于后者) 根据作业需要资源的多少(需要的越少优先级高)
2''动态优先级:根据进程占有CPU的时间长短来决定(越长越低) 根据进程等待CPU时间长度来决定(越长越高)
多级反馈队列调度算法:
1'系统有多个就绪队列,每个队列对应一个调度级别,第一队列优先级最高
2'各级队列中的进程具有不同的时间片,优先级越高进程时间片越小
3'各级队列按先进先出服务原则排序
4'同一队列进程调度方法:新进入的进程加入到第一级就绪队列的末尾,如果该进程在这个时间片中完成了全部的工作或因等待事件或者等待I/O操作而放弃处理机,则该进程撤离系统,若进程使用完时间片后仍要求运,则该进程被抢占处理机,同时放入下一级就绪队列的末尾(为了增加时间片).因等待事件或者等待I/O操作而放弃处理机的进程退到本队列的末尾
5'不同队列调度方法:只有高优先级的队列为空才允许调度下一级就绪队列
6'当比运行进程更高级别的队列到来一新进程时,它将抢占运行进程的处理机,被抢占的进程回到原队列的末尾
实时系统:硬实时和软实时
存储管理
存储管理的功能:
1'主存分配 是个作业或者进程各得其所
2'地址重定位(地址变换): 从虚拟地址到物理地址的变换
3'存储保护:使主存各进程或作业不受干扰
4'存储扩充:使更多,更大程序在现有存储空间运行
虚拟地址(逻辑地址):用户程序经编译,链接以后形成的每条指令或者数据单元的地址,这些地址都是相对于某个基地址来编制.
虚拟地址(逻辑地址)空间:某个用户程序的虚拟地址的集合
物理地址(绝对地址):处理机直接访问的存储器的地址
物理地址(绝对地址)空间:某个计算机系统中物理地址的集合.
虚拟存储器:是系统以透明的方式提供给用户一个比实际内存大得多的作业地址空间.他不是任何实际的物理存储器.而是一个容量非常大的存储的逻辑模型.
虚拟地址的容量的限制:指令中的地址的长度 外存容量的大小
地址变换:完成虚拟地址到物理地址的转换
1'静态重定位:在程序执行前由装配程序完成由虚拟地址到物理地址的转换
可执行文件:头部信息,重定位信息,程序和数据
优点:不需要硬件的支持 程序执行速度快
缺点:不能实现虚拟存储器 必须占用连续的内存空间 不能实现程序和数据的共享
2'动态重定位:在程序的执行过程中,在CPU访问内存时所进行的由虚拟地址到物理地址的转换过程.,必须依靠硬件地址变换机构的支持
优点:可以对内存非连续分配 为实现虚拟存储器提供了基础 有利于程序段或数据的共享
控制内外存数据流动的基本方式:
1'用户程序自己控制:使用覆盖的方式
2'有操作系统控制:
1''交换方式:操作系统把内存上处于阻塞状态的进程换出内存,把那些等待事件已经发生,或者处于就绪状态的进程换入内存.
2''请求调入方式和予调入方式:
请求调入方式:在程序运行中,如果要访问的程序段或者程序段不在内存中,则操作系统自动的从外存将其调入内存的方式.
予调入方式:由操作系统预测在不远的将来会访问到程序段和数据段部分,并将它们在适合的时机调入内存的一种方式.
内存的分配与HS:分配,放置,交换,HS
内存信息的共享和保护:
1'上下界保护法(硬件法):为进程设置一对上下界寄存器,当去访问地址时,若访问地址在上下界范围内,则可以访问.反之,不能.
2'保护键法:为每一个被保护的存储块分配一个单独的保护键,在程序中则设置相应的保护键.
分区存储管理:
固定分区法:分区不能断开,每个作业占用连续的一片内存区域
存储器的分配:当程序要装入执行时,系统就根据其要求的内存空间大小,按最佳适应法找出一个存储区分配给它.
HS:当用户作业执行完毕时,系统将其占用分区的状态位置为空闲即可.
地址交换:采用静态重定位技术.
动态分区管理:作业运行前不建立分区,分区是建立在作业处理过程中进行的,根据对内存的要求分配.
存储器的分配:使用数据结构
空闲分区表(FBI)是用于为内存中每一个尚未分配出去的分区设置一个表项,包括分区序号,分区始址,分区大小和状态等
已分配分区表(UBI)是用于为内存中每一个已分配出去的分区设置一个表项,包括分区的始地址和大小等
空闲分区链:在每一个分区,设置一些用于控制分区分配的信息(如分区大小),以及连接他分区的前向和后向指针,当被分配出去,状态由0改为1
分区分配算法:
1'最先适应法一旦找到大于或者等于所需要求的内存长度的分区,则结束查找,然后按作业的大小,从分区中划出一块空间分给请求者,余下的部分仍然留在空闲链中, 他要求空闲分区的起始地址由小到大排列.
优点:倾向于使用低地址空间,为以后的大作业保存了高地址的大空闲区
缺点:低地址空间被多次划分,会产生许多小的无法使用的分区,而且每次查找空闲去都是从低地址开始,会增加查找开销.
2'最佳适应法:它要求找到一个总长度大于或者等于所需内存的长度,且要求最接近于所要求内存大小的分区进行分配.然后按照作业大小,从该分区划出一块空间非给请求者,余下的部分仍留在空闲连中,他要求空闲分区表按分区大小递增的次序排列.
3,最坏适应法: 它要求找到一个总长度大于或者等于所需内存的长度,且要求最大所要求内存大小的分区进行分配.然后按照作业大小,从该分区划出一块空间非给请求者,余下的部分仍留在空闲连中,他要求空闲分区表按分区大小递减的次序排列.
动态分区的HS与拼接:HS使用完毕的空闲区,并按照原来的顺序插入到PBT或自由链中,在插入时,如和原来的空闲区相邻,则要进行合并.
内存紧缩:很多分散的内存空间很小,内存紧缩可以把这些分散的内存空间放在一起,组成一个大分区
动态分区的优缺点:缺点:内存利用率不高(碎片)
覆盖技术:
页式管理:
原理:等分主存,把逻辑内存划分为相同大小的存储块,称为页面(或页架),将物理内存分为固定大小的块,称为帧,当需要执行进程时,其页需要从备份存储中调入到可用的内存帧中,它的大小对特定计算机系统而言是固定的:并给各页从0开始编号:0,1,2………..
逻辑地址的表示:每个虚拟地址用一个数(p,d)来表示,p为页号,d为页内地址.
通过逻辑地址求页号和页内地址:
若给定一个虚拟地址A,页面大小为L,则:p=int(A/L) d=mod(A,L)
页号(p) | 页内地址(位移量d) |
23 10 9 0
设逻辑地址为8964(十进制),则
页号P=int(8964/1024)=8(从0开始计数)
页内地址d=mod(8964,1024)=772
主存的分配原则:系统以页为单位把内存分给作业或进程,并且分给一个作业或者进程的各页可能不连续.
分页系统中的地址结构:页号+页内地址
静态页面管理:
1'内存页面的分配与HS
1''页表:用于地址的变换使用.每个进程至少拥有一个页面,其大小由作业或进程的长度确定,记录了逻辑页与物理页的对应关系.
为了配合页表使用,系统设置了一个页表地址寄存器,其格式: 页表长 页表地址
2''请求表:用来确定作业或者进程的虚拟空间中的各页在内存中实际对应位置.
3''存储页面表:用来管理内存页面的使用情况.
地址变换:只能采取动态重定位
动态页面管理:
动态页式管理分为:请求页式管理和予调入页式管理,他们在作业或者进程运行前,不把作业或进程全部装入,只装入被认为是经常反复执行和调用的部分.
请求页式管理:页的调入方式是当执行到某条指令或访问某数据时,发现不在内存,从而引发缺页中断.系统将需要的页面调入内存.
予调入页式管理:
请求分页系统中,页表的扩从:
1'页号,页面号
2'中断位:供CPU访问时使用
3'改变位:供换出页面时使用
4'访问位:供页面被置换时使用
5'外存地址:共调入页面时使用
请求分页环境下的管理流程:
段式与段页式管理:
段式管理的思想:把程序按内容或者过程(函数)关系分成段,每段有自己的名字,系统按照段分配内存空间,一个程序的各段在内存中可以是不连续的,程序的虚拟地址用段名和段内地址来描述.
使用的数据结构:
1'段表
段号 | 始址 | 长度 | 存取方式 | 内/外 | 访问位 |
2'自由段链或自由段表
段页式管理的基本思想:
1. 等分主存为页面,并从0开始编号
2. 进程的虚拟地址空间分段
3. 每段按页大小分成页,并从0开始编号
4. 逻辑地址结构: 段号(s),页号(p),页内地址(d)
5. 主存分配:以页面为单位
6. 为实现内存分配与HS,系统为每个进程设置一个段表,每个段设置一个页表
第六章进程与存储管理示例
文件系统
文件系统必须完成的工作:
1,外存的分配,HS
2'按名存取
3,文件的共享和保护
文件:
1'具有文件名的具有相关属性的字符的有序集合
2' 具有文件名的具有相关属性的记录的有序集合
文件系统:操作系统中与管理软件有关的软件和数据的集合.
文件的分类:
1'按文件性质和用途分类:系统文件,库文件,用户文件
2'按组织形式分类:普通文件,目标文件和特殊文件(各种输入输出设备组成)
文件的逻辑结构:是指从用户组织,使用文件时可见的结构.
分为:1'流式文件:由连续字符流组成,存取,检索的基本单位字符
2'记录式文件:由记录组成,存取,检索的基本单位是记录.
常见的记录式文件结构:
1'连续结构:按记录生成先后顺序排列的逻辑结构.
2'多重结构:按键值(标号)组织多个队列,每个队列中的所有记录都包含该键值
3'转置结构:把所有与同一键值对应的记录指针连续的置于目录中该键的位置下.
4'顺序结构:所有记录按给定的键所规定的顺序排列的方式
存取方法:
1'顺序存取法:
2'随机存取法
3'按键存取法:按给定的键值或者记录名进行存取
文件的物理结构:在文件系统中,文件的存储设备通常划分为若干个大小的物理块,每块的长为512或1024字节.文件信息也同样划分为与存储设备的物理块大小相等的逻辑块.因此,块作为文件空间和传送信息的基本单位
文件的物理结构是指文件在外存上的存放结构
常用的物理结构:
1'连续文件:连续的文件逻辑块存储到连续的物理块上
2'串联文件:采用非连续的物理块来存放文件信息,设置一个指针指向后面那个块
3'索引文件:为每个文件建立一张索引表,表中每一栏指出文件信息所在的逻辑块号和与之相对应的物理块号.
文件存储设备:
1'顺序存取设备:前面的物理块访问后才能访问后面的物理块号 如磁带
2'直接存取设备:允许文件系统直接存取任意一个物理块 如磁盘
文件的存储空间管理:包括空闲块的组织,空闲块的分配,空闲块的HS等
1'空闲文件目录(空闲表法)
2'空闲块链
3'位示图
文件目录管理:就是对文件说明信息的管理,文件系统中实现安明存取
文件组成:文件说明和文件体
文件说明:文件控制块(FCB),包括文件名文件内部标示,文件物理地址等
文件体,指文件的本身
文件目录:分为单级目录,二级目录和多级目录
多级目录:构成树形结构
文件共享的方法:
1'绕道法
2'链接法
3'基本文件目录表
设备管理
设备的分类:
设备管理的功能和任务:
任务:1'选择和分配I/O设备
2'控制I/O设备和CPU之间的数据交换
3'为用户提供友好透明的接口
4'提高并行操作度,是系统获得最佳效率
功能:1'提供管理系统的接口
2'进行设备分配
3'实现并行操作
数据传送的控制方式:
1'程序直接控制方式:由程序直接控制内存或CPU和外围设备之间进行信息传送的方式,通常又称为"忙-等"方式
程序直接控制方式的工作过程:
1'把一个启动为为"1"的控制字写入该设备的控制状态寄存器
2'将需要输出的数据送到数据缓冲寄存器
3'测试控制状态寄存中的"完成位",若为0,转(2),否则转(4)
4'输出设备将数据缓冲寄存器中的数据取走进行实际输出
中断方式:首先保护现场,然后把输入缓冲寄存器中的数据传送到某一特定单元中去,同时将等待输入完成的那个进程唤醒,进入就绪状态,最后恢复现场,并返回到被中断的进程继续执行.
DMA方式:又称直接存储器访问方式,其基本思想是在外设和主存之间开辟直接的数据交换方式通路.
特点:
1'数据传输的基本单位是数据块
2'所传送的数据是从设备送内存,或者相反
3'仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时,才需中断CPU,请求干预,整块数据的传送是在DMA控制器的控制下完成的.
通道控制方式: 一种内存和设备直接进行数据交换的方式.
通道:一个独立于CPU的专管I/O控制的处理机,它控制设备与内存直接进行数据交换.他有自己的通道指令,这些通道指令受CPU启动,并在操作结束时向CPU发中断信号
中断技术:
概念:是指在计算机的执行期间,系统内发生任何非寻常的或非预期的急需处理的的事件,使得CPU暂时中断当前正在执行的程序,而转去执行相应的事件处理程序,待处理完成后再返回原来的程序继续执行或者调度新的进程执行
中断源:引发中断发生的事件
中断请求:中断源想CPU发出的请求中断处理信号
中断响应:CPU受到中断请求后转相应的事件处理程序
开中断和关中断:由CPU内部的处理机状态字PSW的中断允许位控制,为了保证程序执行的连续性
中断屏蔽:中断请求产生后,系统有选择的封锁部分中断而让另外的中断得到响应
中断处理过程:判断中断响应条件-à关中断-->保护中断现场->分析中断原因转中断处理子程序-->执行中断处理子程序-->恢复现场-->开中断-->返回中断点
缓冲技术:
原因:
1'缓冲处理机和I/O设备间速度不匹配的矛盾
2'减少对CPU的中断次数
3'提高CPU和I/O设备之间的并行性
注意:缓冲区是临界资源
缓冲池:是把多个缓冲区连接起来统一管理,可用于输入,也可用于输出的缓冲结构
设备分配:
设备分配用的数据结构:
1'设备控制表DCT:该表反应设备的特性,设备与I/O控制器的链接情况,每个设备一张
2'系统设备表:记录已经连接到系统中的所有物理设备的情况,整个系统一张
3'控制器表:反映I/O控制器的使用状态,以及与通道的连接状态,每个控制器一张
4'通道控制表:包括通道标识符,通道忙/闲标识,等待获得该通道的进程等待队列的队首指针与队尾指针
设备分配原则:既充分发挥设备的使用效率,又要避免设备分配不合理而发生死锁
分为:静态分配和共享设备
I/O进程控制:
I/O控制的含义:从用户进程的输入输出请求开始,给用户进程分配设备和启动有关设备进行I/O操作,以及在I/O操作完成后响应中断,进行善后处理为止的整个系统控制过程.
设备驱动程序:
功能:
1'实现逻辑设备到物理设备的装换
2'发出I/O命令,启动相应的I/O设备,完成相应的I/O操作.
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系统总线分为:
1'数据总线:CPU使用数据总线在计算机系统的各个组成部分之间交换数据,大多数CPU采取32位宽或者64位宽的数据总线
2'地址总线:为了唯一标示每个内存位置与I/O设备,系统设计者为它们都分配了一个唯一的内存地址,每当软件需要访问某个特定的内存位置或者 I/O设备,它将对应的地址放在地址总线上,若设备中的电路检查这个地址,如果地址匹配就传输数据,而所有的其他内存位置就会忽略地址总线上的这次请求.
3'控制总线:电气信号的集合,它控制处理器如何与系统其它的部分通信.
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