第六章输入输出系统第六章输入输出系统6.1 1/O系统功能、模型和接口6.2 1/O设备和设备控制器6.3 中断机构和中断处理程序6.4 设备驱动程序6.5 与设备无关的 1/O软件6.6 用户层的 1/O软件6.7 缓冲区管理6.8磁盘存储器的性能与调度数学与信息技术学院
第六章 输入输出系统 数 学 与 信 息 技 术 学 院 第六章 输入输出系统 6.1 I/O 系统 功能、模型和接口 6.2 I/O设备和设备控制器 6.3 中断机构和中断处理程序 6.4 设备驱动程序 6.5 与设备无关的 I/O软件 6.6 用户层的 I/O软件 6.7 缓冲区管理 6.8 磁盘存储器的性能与调度
第六章输入输出系统I0系统简介：IO系统概念：用于实现数据的输入、输出和数据存储的系统IO系统组成：设备、控制器、总线、通道I0系统管理的对象：设备、控制器、通道◆I0系统的基本任务：>完成用户提出的IO请求>提高IO速率>提高设备的利用率>方便高层进程使用设备数学与信息技术学院
第六章 输入输出系统 数 学 与 信 息 技 术 学 院 IO系统简介： ◆IO系统概念：用于实现数据的输入、输出和数据存储的系统 ◆IO系统组成：设备、控制器、总线、通道 ◆IO系统管理的对象：设备、控制器、通道 ➢完成用户提出的IO请求 ➢提高IO速率 ➢提高设备的利用率 ➢方便高层进程使用设备 ◆IO系统的基本任务：
第六章输入输出系统6.1 IO系统功能、模型与接口6.1.1V0系统的基本功能1.隐藏物理设备的细节2.与设备无关性3.提高处理机和I/O设备的利用率4.对I/O设备进行控制5.确保设备的正确共享6.错误处理数学与信息技术学院
第六章 输入输出系统 数 学 与 信 息 技 术 学 院 6.1 I/O系统功能、模型与接口 6.1.1 I/O系统的基本功能 1. 隐藏物理设备的细节 2. 与设备无关性 3. 提高处理机和I/O设备的利用率 4. 对I/O设备进行控制 5. 确保设备的正确共享 6. 错误处理
第六章输入输出系统6.1.2IO系统的层次结构和模型用户层软件设备独立性软件设备驱动程序中断处理程序硬件用户层软件：产生IO请求、格式化IO、SPOOLING设备独立性软件：映射、保护、分块、缓冲、分配设备驱动程序：设置设备寄存器，检查寄存器状态数学与信息技术学院
第六章 输入输出系统 数 学 与 信 息 技 术 学 院 ◆用户层软件：产生IO请求、格式化IO、SPOOLING ◆设备独立性软件：映射、保护、分块、缓冲、分配 ◆设备驱动程序：设置设备寄存器，检查寄存器状态 6.1.2 I/O系统的层次结构和模型 用户层软件 设备独立性软件 设备驱动程序 中断处理程序 硬件
第六章输入输出系统6.1.31/0系统接口1、块设备接口块设备：用于存储信息，存取以块为单位，有结构；磁盘。特征：传输速率高；可寻址；DMA方式2、流设备接口字符设备：用于数据输入输出，单位为字符，无结构特征：传输速率低；不可寻址；中断驱动方式3、网络通信接口数学与信息技术学院
第六章 输入输出系统 数 学 与 信 息 技 术 学 院 1、块设备接口 块设备：用于存储信息，存取以块为单位，有结构； 磁盘。 特征：传输速率高；可寻址；DMA方式 2、流设备接口 字符设备：用于数据输入输出，单位为字符，无结构 特征：传输速率低；不可寻址；中断驱动方式 3、网络通信接口 6.1.3 I/O系统接口
第六章输入输出系统6.2I/0设备和设备控制器1.I/O设备的类型1)按传输速率分类>低速设备：传输速率：几个B--数百个B/秒典型设备有键盘、鼠标器、语音的输入和输出等设备。>中速设备：传输速率：几KB--几十KB/秒。典型的中速设备有行式打印机、激光打印机等。>高速设备：传输速率：几百KB-几千MB/秒。典型的高速设备有磁带机、磁盘机、光盘机等。数学与信息技术学院
第六章 输入输出系统 数 学 与 信 息 技 术 学 院 6.2 I/O设备和设备控制器 1. I/O设备的类型 1) ➢ 低速设备：传输速率：几个B-数百个B/秒 典型设备有键盘、鼠标器、语音的输入和输出等设备。 ➢ 中速设备：传输速率：几KB-几十KB/秒。 典型的中速设备有行式打印机、激光打印机等。 ➢ 高速设备：传输速率：几百KB—几千MB/秒。 典型的高速设备有磁带机、磁盘机、光盘机等
第六章输入输出系统2）按使用特性：存储设备输入/输出设备3）按设备的共享属性分类》独占设备共享设备虚拟设备数学与信息技术学院
第六章 输入输出系统 数 学 与 信 息 技 术 学 院 2）按使用特性： ➢ 存储设备 ➢ 输入/输出设备 3） ➢ 独占设备 ➢ 共享设备 ➢ 虚拟设备
第六章输入输出系统2.设备与控制器之间的接口I/O设备数据信号线信号至设备缓冲转换器数据控制器状态信号线控制逻辑控制信号线数学与信息技术学院
第六章 输入输出系统 数 学 与 信 息 技 术 学 院 2. 设备与控制器之间的接口 缓 冲 转换器 控制逻辑 信 号 数 据 数据信号线 状态信号线 控制信号线 至设备 控制器 I/O设 备
第六章输入输出系统6.2.2设备控制器1.设备控制器的基本功能1）接收和识别命令：来自CPU命令控制寄存器和译码器数据交换：数据寄存器2)标识和报告设备的状态：状态寄存器3）7地址识别：地址译码器4）5)数据缓冲：IO设备的速率低而CPU和内存的速率很高缓冲器差错控制6数学与信息技术学院
第六章 输入输出系统 数 学 与 信 息 技 术 学 院 6.2.2 设备控制器 1. 设备控制器的基本功能 1) 接收和识别命令：来自CPU 命令 控制寄存器和译码器 2) 数据交换 ：数据寄存器 3) 标识和报告设备的状态：状态寄存器 4) 地址识别： 地址译码器 5) 数据缓冲 ： IO设备的速率低而CPU和内存的速率很高 缓冲器 6) 差错控制
第六章输入输出系统2.设备控制器的组成CPU与控制器接口控制器与设备接口数据控制器数据线数据寄存器状态与设备接口1→控制控制/状态寄存器...地址线数据控制器...I/O逻辑与设备状态控制线接口i控制数学与信息技术学院
第六章 输入输出系统 数 学 与 信 息 技 术 学 院 2. 设备控制器的组成 数据寄存器 控制/状态 寄存器 数据线 I/O逻 辑 . 控制器 与设备 接口1 控制器 与设备 接 口i 数 据 状 态 控 制 数 据 状 态 控 制 . 地址线 控制线 CPU与控制器接口 控制器与设备接口