3.3 WindowsⅫP操作系统的存储管理 3.3.1存储管理概述 操作系统中的存储器管理是指对主存(又称内存)的管理。由于程序运行和数据处理 都是在主存中进行,所以主存和CPU一样也是一种重要的资掘。如何对主存进行有效的管理, 不仅直接影响到存储器的利用率,还影响到系统的性能。 1.存储器管理的功能 存储器管理主要有以下几个功能 (1)存储分配按分配策略和分配算法分配主存空间。 (2)地址变换将程序在外存空间中的逻辑地址转换为在内存空间中的物理地址 (3)存储保护保护各类程序(系统、用户、应用程序)及数据区免遭破坏。 (4)存储扩充解决在小的存储空间中运行大程序的问题,即虚拟存储问题 2.存储分配 存储分配主要考虑如何提高空间利用率问题。常用的存储分配方式有三种: (1)直接分配程序员在编写程序时,在源程序中直接使用主存的物理地址。这种方 式对用户要求高,使用不方便,容易出错,空间利用率不高。早期就使用这种分配方式。 )静态分配在程序装入前,一次性申请程序所需要的地址空间。存储空间确定后在整 个程序执行过程中不再改变。要求整个程序必须一次性整体装人,若主存空间不够,则不能 执行。这种方式简单,但存储空间利用率低,在多道程序系统中难于实现主存的共享 (3)动态分配在程序被装入主存或执行过程中,才确定其存储分配。在程序执行过程中 可以根据需要对存储空间提出动态申请。不要求程序一次性整体装入,装入的程序在执行过 程中,其相应位置可以发生变化。这种方式管理复杂,但存储空间利用率高,容易实现主存 资源的共享。在现代多道程序系统中,主要采用动态分配方式 3.地址变换 在用各种程序设计语言编写的源程序中规定,必须用符号名来定义被处理的数据,将其 称为符号名空间。源程序经编译后产生目标程序,它是以逻辑地址存放(不是实际运行的地 址),被称为逻辑地址空间。当程序运行时要装入主存,则要将逻辑地址转换成主存中的物 理地址,称其为物理地址空间。三个不同空间的关系如图3-10所示 符号名空间 地址空间 储空间 a的逻辑地址 a的物理地址|2FF0 b的逻辑地址 c的逻辑地址 b的物理地址3Ec0 c的物理地址]A 图3-10地址转换示意图 例如,在图3-10所示样例中,程序的符号名空间中定义了三个变量a、b和c。程序经 编译后,在目标程序的地址空间中为a、b和c分配了逻辑地址。当程序被装入主存空间运
1 3．3 Windows XP 操作系统的存储管理 3．3．1 存储管理概述 操作系统中的存储器管理是指对主存 ( 又称内存 ) 的管理。由于程序运行和数据处理 都是在主存中进行, 所以主存和 CPU 一样也是一种重要的资掘。如何对主存进行有效的管理, 不仅直接影响到存储器的利用率, 还影响到系统的性能。 1. 存储器管理的功能 存储器管理主要有以下几个功能: (1) 存储分配按分配策略和分配算法分配主存空间。 (2) 地址变换将程序在外存空间中的逻辑地址转换为在内存空间中的物理地址。 (3) 存储保护保护各类程序 ( 系统、用户、应用程序 ) 及数据区免遭破坏。 (4) 存储扩充解决在小的存储空间中运行大程序的问题，即虚拟存储问题。 2. 存储分配 存储分配主要考虑如何提高空间利用率问题。常用的存储分配方式有三种: (1) 直接分配程序员在编写程序时，在源程序中直接使用主存的物理地址。这种方 式对用户要求高, 使用不方便, 容易出错, 空间利用率不高。早期就使用这种分配方式。 (2) 静态分配在程序装入前, 一次性申请程序所需要的地址空间。存储空间确定后在整 个程序执行过程中不再改变。要求整个程序必须一次性整体装人, 若主存空间不够, 则不能 执行。这种方式简单, 但存储空间利用率低, 在多道程序系统中难于实现主存的共享。 (3) 动态分配在程序被装入主存或执行过程中, 才确定其存储分配。在程序执行过程中 可以根据需要对存储空间提出动态申请。不要求程序一次性整体装入, 装入的程序在执行过 程中, 其相应位置可以发生变化。这种方式管理复杂, 但存储空间利用率高, 容易实现主存 资源的共享。在现代多道程序系统中, 主要采用动态分配方式。 3. 地址变换 在用各种程序设计语言编写的源程序中规定, 必须用符号名来定义被处理的数据, 将其 称为符号名空间。源程序经编译后产生目标程序, 它是以逻辑地址存放 (不是实际运行的地 址 ), 被称为逻辑地址空间。当程序运行时要装入主存, 则要将逻辑地址转换成主存中的物 理地址, 称其为物理地址空间。三个不同空间的关系如图 3-10 所示。 图 3-10 地址转换示意图 例如，在图 3-10 所示样例中, 程序的符号名空间中定义了三个变量 a、b 和 c。程序经 编译后, 在目标程序的地址空间中为 a、b 和 c 分配了逻辑地址。当程序被装入主存空间运
行时,操作系统的存储分配程序将a、b和c的逻辑地址转换成能够在主存中存放和处理的 物理地址(绝对地址)。图3-15中所示的物理地址分别为0x2FF0、Ox3ECOH和0x6DAA。 地址变换是将存放在外存逻辑地址空间中的程序装人主存,重新分配物理地址,因此也 被称为地址重定位;又分静态重定位和动态重定位。下面介绍动态重定位 动态重定位是指在程序执行过程中进行重定位,更确切地说是在每次访问内存单元前 才进行地址变换。该方法是通过硬件的地址变换机构来实现重定位的。最简单的方法是设置 个重定位寄存器,用来存放装入主存空间时的起始地址。程序的实际地址是由逻辑地址加 重定位寄存器的值来确定。如图3-11所示。 重定位寄存器 100Load1,[300 (100 10 3001500 1100Load1,[300 程序地址空间L 图3-11动态重定位示意图 例如,在图3-11所示样例中,程序语句“Load1,[300]”是在逻辑地址300单元处读 入数据“1500”,经动态重定位操作后,该语句实际读入数据“1500”的物理地址是 1300(即1000+300)。 4.存储保护 在计算机中运行的系统程序、应用程序和用户程序都存放在主存中。为了确保各类程序 在各自的存储区内独立运行,互不干扰,系统必须提供安全保护功能。作为安全保护的一种 措施,就是把各类程序的实际使用区域分隔开,使得各类程序之间不可能发生有意或无意的 损害行为。这种分割是靠硬件实现的。用户程序只能使用用户区域的存储空间,而系统程序 则使用系统区域的存储空间,如图3-12所示 系统区域 硬件隔 离装置 用户区域 图3-12存储保护示意图 5.存储扩充 在计算机中主存空间是常数,要想处理大的程序,就要想方设法扩充主存空间。主导思 想是:如何在有限的主存空间中,处理大于主存的程序。“自动覆盖”技术、“交换”技术和“虚 拟存储”技术是扩充主存空间常用的有效方法 自动覆盖技术的主要思想是:将大的程序划分为在主存空间中可以容纳的独立的逻辑程 序段,每次只调入其中的一个程序段运行。后面调人的程序段覆盖当前程序段弃用的主存空
2 行时, 操作系统的存储分配程序将 a、b 和 c 的逻辑地址转换成能够在主存中存放和处理的 物理地址(绝对地址)。图 3-15 中所示的物理地址分别为 Ox2FF0、Ox3ECOH 和 Ox6DAA 。 地址变换是将存放在外存逻辑地址空间中的程序装人主存, 重新分配物理地址, 因此也 被称为地址重定位；又分静态重定位和动态重定位。下面介绍动态重定位。 动态重定位是指在程序执行过程中进行重定位, 更确切地说是在每次访问内存单元前 才进行地址变换。该方法是通过硬件的地址变换机构来实现重定位的。最简单的方法是设置 一个重定位寄存器，用来存放装入主存空间时的起始地址。程序的实际地址是由逻辑地址加 重定位寄存器的值来确定。如图 3-11 所示。 图 3-11 动态重定位示意图 例如，在图 3-11 所示样例中, 程序语句“Load1,[300]”是在逻辑地址 300 单元处读 入数据“1500”, 经动态重定位操作后, 该语句实际读入数据“1500”的物理地址是 1300( 即 1000+300) 。 4．存储保护 在计算机中运行的系统程序、应用程序和用户程序都存放在主存中。为了确保各类程序 在各自的存储区内独立运行, 互不干扰, 系统必须提供安 全保护功能。作为安全保护的一种 措施, 就是把各类程序的实际使用区域分隔开, 使得各类程序之间不可能发生有意或无意的 损害行为。这种分割是靠硬件实现的。用户程序只能使用用户区域的存储空间, 而系统程序 则使用系统区域的存储空间, 如图 3-12 所示。 图 3-12 存储保护示意图 5. 存储扩充 在计算机中主存空间是常数, 要想处理大的程序, 就要想方设法扩充主存空间。主导思 想是：如何在有限的主存空间中, 处理大于主存的程序。“自动覆盖”技术、“交换”技术和“虚 拟存储”技术是扩充主存空间常用的有效方法。 自动覆盖技术的主要思想是：将大的程序划分为在主存空间中可以容纳的独立的逻辑程 序段, 每次只调入其中的一个程序段运行。后面调人的程序段覆盖当前程序段弃用的主存空
间,以此达到扩充主存空间的目的 交换技术的主要思想是:可以根据需要将运行的程序在内、外存之间进行调人或调出的 交换,即可以把执行了一段时间而因故暂停的进程由系统调出主存,以文件的形式存入外 存。而将下一个程序装人主存运行。交换技术是对自动覆盖技术的改进,其目的是为了更加 充分地利用系统的各种资源(包括内、外存储器、CPU等) 3.3.2虚拟存储器的设置 1.虚拟存储器的概念 虚拟存储技术是解决在“小内存中求解大问题”的存储管理技术。虚拟存储器是通过交 换功能,在逻辑上对主存空间加以扩充的一种存储系统。它是通过采用内、外存结合的办法, 把外存空间作为主存使用,以此为用户提供足够大的地址空间一一虚存空间。用户可在逻辑 地址空间内编程,而不考虑实际主存的大小。在多道程序系统中,为每个用户的每个进程都 建立一个虚拟存储器环境。虚拟存储器技术是在硬件和软件的共同支持下实现的。硬件负责 虚、实地址的转换;软件负责实存(内存)和虚存(外存)之间的信息调度管理。 程序在虚拟存储器环境中运行时,并不是一次把全部程序装入到主存中,而是只将那些 当前要运行程序段装人主存运行,而将其余部分存留在外存中。程序在执行过程中,若所要 访问程序段尚未装人主存,则向操作系统发出请求,将它们调人主存。如果此时主存已满, 无法再装入新的程序段,则请求操作系统的置换功能,将主存中暂时不用的程序段置换到外 存去,腾出足够大的主存空间后,再将所要访问的程序段调入主存,使程序能够继续运行。 虚拟存储器有以下四个特性 (1)虚拟扩充。虚拟存储器不是物理上扩大内存空间,而是逻辑上扩充了内存容量。 (2)部分装入。每个作业不是全部一次性地装入内存,而是分成若干部分 (3)离散分配。一个作业分成多个部分,没有全部装入内存。即使装入内存的部分也不 必占用连续的内存空间,而是“见缝插针”,即哪里有空闲地方就装入另一部分。这样, 个作业在内存的部分就可能散布在内存的不同的地方,彼此并不连续 (4)多次对换。在一个进程运行期间,它所需的全部程序和数据要分成多次调入内存。每 次调入的一部分只解决当前需要,而在内存的那些暂时不被使用的程序和数据,可换出到外 存的对换区。甚至把暂时不能运行的进程在内存的全部映像都换出到对换区,以腾出尽量多 的内存空间供其他运行进程调入内存使用。被调出的程序和数据在需要时再调入内存中(换 虚拟存储器的容量取决于主存和外存之和的容量。一个虚拟存储器的最大容量是由计算 机系统的地址结构所确定的,即由地址长度所确定的。 例如, Windows XP是32位的操作系统,它的地址空间是按32位编址的,因此,在 Windows xp中最大的存储空间是232B或4GB。也可以说,每个用户程序可使用的最大存储 空间是4GB。但是,对于普通微型计算机来说,4GB的主存空间无疑是一种资源浪费,更不要 说为每个程序提供如此巨大的存储容量了。显然,这4GB的存储容量是虚拟存储空间 2. Windows xp虚拟存储器的设置 Windows Xp中的用户可根据自己的需要设置虚拟内存的大小。设置步骤如下: (1)在“我的电脑”上单击鼠标右键,选择“属性”命令,在弹出的“系统属性”的对
3 间, 以此达到扩充主存空间的目的。 交换技术的主要思想是: 可以根据需要将运行的程序在内、外存之间进行调人或调出的 交换, 即可以把执行了一段时间而因故暂停的进程由系统调出主存, 以文件的形式存入外 存。而将下一个程序装人主存运行。交换技术是对自动覆盖技术的改进, 其目的是为了更 加 充分地利用系统的各种资源(包括内、外存储器、CPU 等)。 3．3．2 虚拟存储器的设置 1．虚拟存储器的概念 虚拟存储技术是解决在“小内存中求解大问题”的存储管理技术。虚拟存储器是通过交 换功能，在逻辑上对主存空间加以扩充的一种存储系统。它是通过采用内、外存结合的办法, 把外存空间作为主存使用, 以此为用户提供足够大的地址空间一一虚存空间。用户可在逻辑 地址空间内编程, 而不考虑实际主存的大小。在多道程序系统中, 为每个用户的每个进程都 建立一个虚拟存储器环境。虚拟存储器技术是在硬件和软件的共同支持下实现的。硬件负责 虚、实地址的转换；软件负责实存( 内存 )和虚存( 外存 )之间的信息调度管理。 程序在虚拟存储器环境中运行时, 并不是一次把全部程序装入到主存中, 而是只将那些 当前要运行程序段装人主存运行, 而将其余部分存留在外存中。程序在执行过程中, 若所要 访问程序段尚未装人主存, 则向操作系统发出请求, 将它们调人主存。如果此时主存已满, 无法再装入新的程序段, 则请求操作系统的置换功能, 将主存中暂时不用的程序段置换到外 存去, 腾出足够大的主存空间后, 再将所要访问的程序段调入主存, 使程序能够继续运行。 虚拟存储器有以下四个特性: (1) 虚拟扩充。虚拟存储器不是物理上扩大内存空间，而是逻辑上扩充了内存容量。 (2) 部分装入。每个作业不是全部一次性地装入内存，而是分成若干部分。 (3) 离散分配。一个作业分成多个部分, 没有全部装入内存。即使装入内存的部分也不 必占用连续的内存空间, 而是“见缝插针”, 即哪里有空闲地方就装入另一部分。这样, 一 个作业在内存的部分就可能散布在内存的不同的地方, 彼此并不连续。 (4) 多次对换。在一个进程运行期间,它所需的全部程序和数据要分成多次调入内存。每 次调入的一部分只解决当前需要, 而在内存的那些暂时不被使用的程序和数据, 可换出到外 存的对换区。甚至把暂时不能运行的进程在内存的全部映像都换出到对换区, 以腾出尽量多 的内存空间供其他运行进程调入内存使用。被调出的程序和数据在需要时再调入内存中(换 入)。 虚拟存储器的容量取决于主存和外存之和的容量。一个虚拟存储器的最大容量是由计算 机系统的地址结构所确定的, 即由地址长度所确定的。 例如，Windows XP 是 32 位的操作系统, 它的地址空间是按 32 位编址的, 因此, 在 Windows XP 中最大的存储空间是 232B 或 4GB。也可以说, 每个用户程序可使用的最大存储 空间是 4GB。但是, 对于普通微型计算机来说,4GB 的主存空间无疑是一种资源浪费, 更不要 说为每个程序提供如此巨大的存储容量了。显然, 这 4GB 的存储容量是虚拟存储空间。 2．Windows XP 虚拟存储器的设置 Windows XP 中的用户可根据自己的需要设置虚拟内存的大小。设置步骤如下： （1）在“我的电脑”上单击鼠标右键, 选择“属性”命令， 在弹出的“系统属性”的对
话框中,选择“高级”选项卡,见图3-15所示系统属性对话框。 (2)在系统属性对话框中的“性能”栏上,单击“设置”命令按钮,在弹出的“性能选 项”对话框中,选择“高级”选项卡,见图3-16所示性能选项对话框 系统属性 规计算机名硬件翻级系统还原自动更新远程 视觉就果商级数帮执行保护 要进行大多数改动,您必须作为管理员登录 下,计算机设置为用多的处理器的运行 视觉效果,处理器计划,内存使用,以及虚内存 调整以忧化性能 设置 O后台服务G 用户配置文件 内存使用 与您登录有关的桌面设置 说下,计算机设置为用较多的内存来运行您的 设量 ⊙程序0 ◎系统存① 系统启动,系统失败和而试信息 虚拟内存 「设置 所有驱动器页面文件大小的总数:1538MB 匚环境费量①匚结误报告① 更c 确定□取消了应用 确定□取应用 图3-15系统属性对话框 图3-16虚拟内存对话框 (3)单击虚拟内存中的“更改”按钮,弹出“虚拟内存”对话框,如图3-17所示 首先选择要作虚拟内存的磁盘,如图3-17中选择D盘。在下面“自定义大小”的单选 按钮中,输入初始值的大小和最大值,单击“设置”按钮,最后单击“确定”按钮即可 虚拟内存 p区 驱动器[卷标]) 页面文件大小B) 153-3072 所选驱动器的页面文件大小 可用空间 10168MB O自定义大小c 初始大小0NB)① 最大值B)) O系统管理的大小) 厂设置g 所有驱动器页面文件大小的总数 允许的最小值:2B 当前已分配 匚确定匚取消 图3-17虚拟内存对话框
4 话框中，选择“高级”选项卡，见图 3-15 所示系统属性对话框。 （2）在系统属性对话框中的“性能”栏上，单击“设置”命令按钮, 在弹出的“性能选 项”对话框中, 选择“高级”选项卡，见图 3-16 所示性能选项对话框。 图 3-15 系统属性对话框 图 3-16 虚拟内存对话框 （3）单击虚拟内存中的“更改”按钮, 弹出“虚拟内存”对话框, 如图 3-17 所示。 首先选择要作虚拟内存的磁盘, 如图 3-17 中选择 D 盘。 在下面“自定义大小”的单选 按钮中, 输入初始值的大小和最大值, 单击“设置”按钮, 最后单击“确定”按钮即可。 图 3-17 虚拟内存对话框
3.4 Windows XP操作系统的设备管理 3.4.1设备管理概述 这里所说的“设备”是指所有输入输出设备、控制器和通道。设备管理的目标一是在操 作系统统一调度和控制下,让用户便捷、有效地使用输入输出设备,实现各种用途的输入/输 出操作:二是提高设备的利用率以及提高CPU与输入输出设备之间的并行工作能力。 设备管理的重要任务就是负责控制和操纵所有输入输出设备,实现不同类型的输入/输 出设备之间、输入输出设备与CPU之间、输入/输出设备与通道和输入/输出设备与控制器 之间的数据传输,使它们能协调地工作,为用户提供高效、便捷的输入/输出操作服务 1.设备管理的目的 设备管理的目的是: (1)方便用户操作 由于设备的物理特性十分复杂,为了控制设备完成输入输出操作,首先需要掌握设备的 硬件结构和工作原理等,然后才能编制输入隃输出程序。通常使设备完成一个简单输入输出 的程序可能要使用几十甚至几百条指令。因此,面对设备的程序设计是一项十分复杂且繁重 的工作。设备管理的主要目标之一就是面对用户把设备复杂的物理特性屏蔽起来不同设备 之间的差异交由操作系统来处理 2)设备独立于用户程序 在多道系统中物理设备是由操作系统控制和管理的,用户程序不能直接对物理设备进行 操作。用户使用设备时需要向系统提出请求。操作系统把物理设备逻辑化,仅向用户提供逻 辑设备。用户在程序中使用的是逻辑设备,由操作系统建立逻辑设备与物理设备之间的联系。 这样就使得用户在程序中使用的设备与实际使用的物理设备无关,从而使物理设备独立于用 户程序,这种特性称为设备独立性 (3)提高设备利用率和处理效率 在多道程序系统中,设备管理必须和进程管理有效地配合,使设备和处理机能够高度地 并行工作,同时各个设备之间也要能够并行工作,从而达到提高设备利用率的目的。同时设 备管理要为各个作业或进程合理地分配各种设备,处理好多个进程对设备的竞争与共享,还 要均衡各个同类设备的工作状况,避免出现忙闲不均的现象,使各个设备都能以较高的工作 效率执行各种输入输出操作。 2.设备分类 从不同角度、按不同的方式,输入输出设备可以分为不同的类型。 1)按所属关系分类 (1)系统设备 在操作系统生成时己登记在系统中的标准设备称为系统设备。这些设备是计算机系统运 行所需的基本设备。通常有键盘、打印机、磁盘机、显示器等。系统设备由操作系统提供设 备的处理程序 (2)用户设备 在系统生成时并未登记到系统中,由用户根据其运行需要向系统提供的设备称为用户
5 3．4 Windows XP 操作系统的设备管理 3．4．1 设备管理概述 这里所说的“设备”是指所有输入/输出设备、控制器和通道。设备管理的目标一是在操 作系统统一调度和控制下, 让用户便捷、有效地使用输入/输出设备, 实现各种用途的输入/输 出操作：二是提高设备的利用率以及提高 CPU 与输入/输出设备之间的并行工作能力。 设备管理的重要任务就是负责控制和操纵所有输入/输出设备，实现不同类型的输入/输 出设备之间、 输入/输出设备与 CPU 之间、输入/输出设备与通道和输入/输出设备与控制器 之间的数据传输, 使它们能协调地工作, 为用户提供高效、便捷的输入/输出操作服务。 1．设备管理的目的 设备管理的目的是： （1）方便用户操作 由于设备的物理特性十分复杂, 为了控制设备完成输入输出操作, 首先需要掌握设备的 硬件结构和工作原理等, 然后才能编制输入/输出程序。通常使设备完成一个简单输入/ 输 出 的程序可能要使用几十甚至几百条指令。因此, 面对设备的程序设计是一项十分复杂且繁重 的工作。设备管理的主要目标之一就是面对用户把设备复杂的物理特性屏蔽起来, 不同设备 之间的差异交由操作系统来处理。 （2）设备独立于用户程序 在多道系统中物理设备是由操作系统控制和管理的, 用户程序不能直接对物理设备进行 操作。用户使用设备时需要向系统提出请求。操作系统把物理设备逻辑化, 仅向用户提供逻 辑设备。用户在程序中使用的是逻辑设备, 由操作系统建立逻辑设备与物理设备之间的联系。 这样就使得用户在程序中使用的设备与实际使用的物理设备无关, 从而使物理设备独立于用 户程序, 这种特性称为设备独立性。 （3）提高设备利用率和处理效率 在多道程序系统中, 设备管理必须和进程管理有效地配合, 使设备和处理机能够高度地 并行工作, 同时各个设备之间也要能够并行工作, 从而达到提高设备利用率的目的。同时设 备管理要为各个作业或进程合理地分配各种设备, 处理好多个进程对设备的竞争与共享, 还 要均衡各个同类设备的工作状况, 避免出现忙闲不均的现象, 使各个设备都能以较高的工作 效率执行各种输入输出操作。 2．设备分类 从不同角度、按不同的方式，输入/输出设备可以分为不同的类型。 1）按所属关系分类 （1）系统设备 在操作系统生成时己登记在系统中的标准设备称为系统设备。这些设备是计算机系统运 行所需的基本设备。通常有键盘、打印机、磁盘机、显示器等。系统设备由操作系统提供设 备的处理程序。 （2）用户设备 在系统生成时并未登记到系统中 , 由用户根据其运行需要向系统提供的设备称为用户
设备。这类设备的处理程序是由用户提供的。操作系统要通过适当的手段把用户设备纳入到 系统中,以便对它们实施统一的管理。系统中可以由用户加入设备的方法具有灵活性,同时 也要求操作系统具有较强的设备控制能力 2)从系统对资源分配的角度分类 (1)独占设备 指在一段时间内只允许一个用户访问的设备,如打印机。 (2)共享设备 指在一段时间内允许多用户同时访问的设备,如磁盘。 (3)虚拟设备 通过虚拟技术将慢速独占设备模拟成高速共享设备,以供多个用户使用 3)按数据组织和存取方式分类 (1)块设备 块设备是以一定大小的数据块为单位输入输出数据的,并且在设备中的数据也是以物理 块为单位进行组织和管理的。这类设备一般是作为计算机的辅助存储设备使用的,它们比内 存储器的读/写速度要低,但它们的存储容量很大。例如,磁盘机、磁带机、磁鼓及光盘等都 属于块设备 (2)字符设备 字符设备是以字符为单位进行输入输出数据的设备,并且以字符为单位对设备中的信息 进行组织和处理。例如,如磁盘、光盘等都是字符设备。它们以每次一个字符的方式进行数 据传输,所以数据在设备与系统(通常为内存)之间的传送形成了字符流 3.设备控制器 计算机的输入输出设备一般包含机械部分和电子部分。电子部分被称为设备控制器, 它负责在CPU和输入/输出设备之间传输数据,机械部分负责实现输入输出的操作。 4.通道 在现代计算机系统中,把专门负责IO操作的处理机称为通道。由于引人通道,使得CPU 与通道、通道与通道、通道与控制器之间以及通道和设备之间充分并行工作,从而使输入/输 出系统形成了一个完整、独立的系统部件。 5.设备管理的功能 为实现设备的有效管理,设备管理程序通常具有以下功能 (1)建立设备管理数据记录记录并管理系统中的I0设备、控制器、通道的状态信息 (2)设备分配根据用户请求按既定分配策略和算法分配输入/输出设备、控制器、通道 同时管理输入/输出设备、控制器、通道的排队队列 (3)缓冲区管理为缓解CPU处理高速度和输入输出处理低速度的矛盾,通常设立一些 缓冲区,使得CPU和输入输出设备之间通过缓冲区来传送数据。缓冲区管理包括缓冲区的 建立、分配与释放等。 (4)实现输入输出操作通过调度、执行通道程序或输入输出驱动程序,实现输入/输出设 备的操作 3.4.2设备管理的操作
6 设备。这类设备的处理程序是由用户提供的。操作系统要通过适当的手段把用户设备纳入到 系统中, 以便对它们实施统一的管理。系统中可以由用户加入设备的方法具有灵活性 , 同时 也要求操作系统具有较强的设备控制能力。 2）从系统对资源分配的角度分类 (1) 独占设备 指在一段时间内只允许一个用户访问的设备，如打印机。 (2) 共享设备 指在一段时间内允许多用户同时访问的设备，如磁盘。 (3) 虚拟设备 通过虚拟技术将慢速独占设备模拟成高速共享设备, 以供多个用户使用。 3）按数据组织和存取方式分类 （1）块设备 块设备是以一定大小的数据块为单位输入/输出数据的, 并且在设备中的数据也是以物理 块为单位进行组织和管理的。这类设备一般是作为计算机的辅助存储设备使用的, 它们比内 存储器的读/写速度要低, 但它们的存储容量很大。例如, 磁盘机、磁带机、磁鼓及光盘等都 属于块设备。 （2）字符设备 字符设备是以字符为单位进行输入/输出数据的设备, 并且以字符为单位对设备中的信息 进行组织和处理。例如, 如磁盘、光盘等都是字符设备。它们以每次一个字符的方式进行数 据传输, 所以数据在设备与系统 (通常为内存) 之间的传送形成了字符流。 3．设备控制器 计算机的 输入/输出 设备一般包含机械部分和电子部分。电子部分被称为设备控制器, 它负责在 CPU 和输入/输出设备之间传输数据, 机械部分负责实现输入/输出的操作。 4．通道 在现代计算机系统中，把专门负责 I/O 操作的处理机称为通道。由于引人通道, 使得 CPU 与通道、通道与通道、通道与控制器之间以及通道和设备之间充分并行工作, 从而使输入/输 出系统形成了一个完整、独立的系统部件。 5．设备管理的功能 为实现设备的有效管理, 设备管理程序通常具有以下功能： (1) 建立设备管理数据记录记录并管理系统中的 I/0 设备、控制器、通道的状态信息。 (2) 设备分配根据用户请求按既定分配策略和算法分配 输入/输出 设备、控制器、通道, 同时管理输入/输出设备、控制器、通道的排队队列。 (3) 缓冲区管理为缓解 CPU 处理高速度和输入/输出处理低速度的矛盾, 通常设立一些 缓冲区, 使得 CPU 和输入/输出设备之间通过缓冲区来传送数据。缓冲区管理包括缓冲区的 建立、分配与释放等。 (4) 实现输入/输出操作通过调度、执行通道程序或输入/输出驱动程序, 实现输入/输出设 备的操作。 3．4．2 设备管理的操作
1.查看系统设备 Windows XP可以使用多种系统设备,包括 DVD/CBROM驱动器、硬盘控制器、调制 解调器、显示卡、网络适配卡、监视器、数码相机和扫描仪等,用户可以通过查看这些设备 来了解它们的基本情况。查看系统设备的操作步骤是 (1)在桌面“我的电脑”图标上单击鼠标右键出现快捷菜单,选择“属性”命令。在弹 出的“系统属性”窗口中选择“硬件”选项卡,见图3-18系统属性对话框 (2)在系统属性对话框上单击“设备管理器”按钮。在弹出的“设备管理器”窗口上用 户可以查看所有已经安装到系统中的硬件设备。见图3-19设备管理器窗口所示。其中那些 带有黄色问号的设备是没有正常安装的设备。在默认的情况下,系统设备是按照类型排序 如果用户要按其他方式排序,可以在“查看”菜单中进行选择。 系统属性 ②区马设备管理器 包回区 机计量机名系标还自动更新远程文件操作()查看Q帮助00 设备管理器 毫崩器是都果额器图量机上的备,请 3m/cpRM驱动器 图 IDE ATA/ATAPI控制器 设备管理器@) 像处理器 磁盘驱动器 者金确手号连 中D调制解调器 匚驱动程序签名)[置 ndowsUpdat0) +闷红外线设备 计算机 监视器 硬件置文件 硬件配置文件向您提供建立和保存不同硬件配置的方 以太网控制器 匚硬件配置文件①) 号软盘控制器 鼠标和其它指针设备 通用串行总线控制器 网络适配器 系统设备 昱示卡 确定匚取消应用( 图3-18系统属性对话框 图3-19设备管理器窗口 2.禁用和启用设备 禁用和启用设备,在设备管理中是经常进行的工作。当某一个系统设备暂时不用时,用 户可将其禁用,这样有利于保护系统设备。例如,要暂时用调制解调器( Modem)。操作步骤 是 (1)在“设备管理器”窗口中,双击“调制解调器”选项,展开该选项。右击展开的调 制解调器设备选项,从弹出的快捷菜单中选择“停用”命令,如图3-20停用调制解调器所 (2)选择“停用”命令后,弹出如确认“停用调制解调器对话框”,提示禁用该设备会 使其停止运行。 (3)单击“是”按钮,即可禁用该设备,此时在设备管理器窗口中,该设备前的图标上
7 1．查看系统设备 Windows XP 可以使用多种系统设备, 包括 DVD/CBROM 驱动器、硬盘控制器、调制 解 调器、显示卡、网络适配卡、监视器、数码相机和扫描仪等, 用户可以通过查看这些设备 来了解它们的基本情况。查看系统设备的操作步骤是： （1）在桌面 “我的电脑”图标上单击鼠标右键出现快捷菜单，选择“属性”命令。在弹 出的“系统属性”窗口中选择“硬件”选项卡，见图 3-18 系统属性对话框。 （2）在系统属性对话框上单击“设备管理器”按钮。在弹出的“设备管理器”窗口上用 户可以查看所有已经安装到系统中的硬件设备。见图 3-19 设备管理器窗口所示。其中那些 带有黄色问号的设备是没有正常安装的设备。在默认的情况下, 系统设备是按照类型排序。 如果用户要按其他方式排序, 可以在“查看”菜单中进行选择。 图 3-18 系统属性对话框 图 3-19 设备管理器窗口 2．禁用和启用设备 禁用和启用设备, 在设备管理中是经常进行的工作。当某一个系统设备暂时不用时, 用 户可将其禁用, 这样有利于保护系统设备。例如，要暂时用调制解调器 (Modem)。操作步骤 是： （1）在“设备管理器”窗口中, 双击“调制解调器”选项, 展开该选项。右击展开的调 制解调器设备选项, 从弹出的快捷菜单中选择 “停用”命令, 如图 3-20 停用调制解调器所 示。 （2）选择“停用”命令后, 弹出如确认“停用调制解调器对话框”, 提示禁用该设备会 使其停止运行。 (3) 单击“是”按钮, 即可禁用该设备, 此时在设备管理器窗口中, 该设备前的图标上
出现禁用符号“×”。如图3-21所示 马设备管理器 回区马设备管理器 文件①)操作)查看O帮助0 文件①)操作A)查看Q)帮助Q 舀黑 回田舀图墨≈恩墨 -.E WIL-1 已息WL-1 +m/cD-FM动器 马/CD聊M驱动器 中 IDE ATA/ATAPI控制器 DE ATA/ATAPI控 处磁电调 中处理器 中磁盘驱动器 更新死动程序① +日i 红外线设备 中悶红外线设备 计算机 卸载Q 计算机 g监视器 扫描检測硬件改动0 其它设备 以太网控制,性 其它设备 合以太网控制器 人体学输入设备 幽人体学输入设备 软盘控制器 弓软盘控制器 声音、视频和游戏控制器 中￠声音、视频和游戏控制器 鼠标和其它指针设备 鼠标和其它指针设备 +通用串行总线控制器 e通用串行总线控制器 中蹲网路适配器 中蹲网络适配器 图3-20停用调制解调器 图3-21调制解调器被禁用 要启用设备,只需在设备管理器中右击要启用的禁用设备,例如,刚禁用的调制解调器, 然后从弹出的快捷菜单中选择“启用”命令即可。 3.查看设备属性 通过“设备管理器”窗口,用户可以查看系统设备的属性。如果需要,用户还可以修改 设备的属性,如中断、输入/输出范围等。下面以“网络适配器”为例,介绍如何查看设备 属性 在“设备管理器”窗口中,双击“网络适配器”选项,右击展开的网络适配器设备选项, 然后从弹出的快捷菜单中选择“属性”命令:打开“网络适配器属性”对话框。 在网络适配器属性”对话框的“常规”选项卡中,可以查看到网络适配器的设备类型 制造商、设备状态以及设备用法 用户也可以单击“高级”、“驱动程序”和“资源”选项卡,然后在打开的相应选项卡中 进行查看 4.安装即插即用设备 Windows XP是基于强大的即插即用机制的设备管理,能够识别并且自动地为其配置驱动 程序。 WindowsⅫP能够识别大部分的硬件,并通过设备管理器,对正常安装或非正常安装 的设备进行管理 要安装即插即用设备,应了解 Windows XP的即插即用技术。即插即用技术的关键特性之 就是事件的动态处理,可对安装的硬件进行自动的动态识别,包括初始的系统安装、系统启
8 出现禁用符号“╳”。如图 3-21 所示 图 3-20 停用调制解调器 图 3-21 调制解调器被禁用 要启用设备, 只需在设备管理器中右击要启用的禁用设备, 例如，刚禁用的调制解调器, 然后从弹出的快捷菜单中选择 “启用”命令即可。 3．查看设备属性 通过“设备管理器”窗口, 用户可以查看系统设备的属性。如果需要, 用户还可以修改 设备的属性, 如中断、输入/ 输出范围等。下面以“网络适配器”为例，介绍如何查看设备 属性。 在“设备管理器”窗口中, 双击“网络适配器”选项, 右击展开的网络适配器设备选项, 然后从弹出的快捷菜单中选择 “属性”命令； 打开“网络适配器属性”对话框。 在网络适配器属性”对话框的“常规”选项卡中，可以查看到网络适配器的设备类型、 制造商、设备状态以及设备用法。 用户也可以单击 “高级”、“驱动程序”和“资源”选项卡, 然后在打开的相应选项卡中 进行查看。 4．安装即插即用设备 Windows XP 是基于强大的即插即用机制的设备管理,能够识别并且自动地为其配置驱动 程序。 Windows XP 能够识别大部分的硬件, 并通过设备管理器, 对正常安装或非正常安装 的设备进行管理。 要安装即插即用设备, 应了解 Windows XP 的即插即用技术。即插即用技术的关键特性之 一就是事件的动态处理, 可对安装的硬件进行自动的动态识别,包括初始的系统安装、系统启
动期间对硬件更改的识别,以及对运行时的硬件事件的反应。它允许以用户模式的代码执行 注册并收集某些即插即用事件。 要安装即插即用设备,只需要进行设备的硬件安装,不需要安装该设备的驱动程序, 统会自动识别并加载它的驱动程序 5.安装非即插即用设备 对于符合即插即用的设备,在添加或删除时, WindowsⅫP将会自动识别并完成配置工 作。但是,对于非即插即用设备的安装,就需要用户自己去安装驱动程序。下面就以非即插 即用的声卡为例来介绍设备的安装方法。安装非即插即用型声卡的操作步骤如下: (1)打开机箱,在计算机上正确地安装声卡硬件。 (2)打开“控制面板”窗口,双击“添加硬件”图标,打开“添加硬件向导”对话框,如 图3-22所示。用户可以使用该向导添加新的计算机硬件,或者用于解决硬件问题。单击“下 步”按钮,向导将自动对计算机中未安装驱动程序的硬件进行搜索,搜索完成后将打开“硬 件是否已连接”对话框,如图3-23所示 欢迎使用添加硬件向导 硬件连綏好了吗? 这个判导帮助您 安装软件来支持添加至十算机的硬件。 您已经将此硬件连液到计算机了吗? 否,我尚未态加此件00 要续,请单击“下一步” 上[步□取消 区上步0取 图3-22添加硬件向导对话框 图3-23选择硬件是否连接 (3)在“您已经将此硬件连接到计算机了吗?”下面选中“是,我已经连接了此硬件”单 选项,并单击“下一步”按钮,这时系统将弹出如图3-24所示的对话框,显示用户当前计算 机中已经安装的所有硬件列表。 (4)在“已安装的所有硬件”列表最下面,选择“添加新的硬件设备”选项,然后单 击“下一步”按钮,打开如图3-25所示的选择硬件安装方式对话框 已安艳的硬件设备,然后单击“下一步”,粒查愿性或 寄的订哥聂奖块注力您自动安,球看,如来您大要安物个 要添加列中设有显示的硬件,请单击“活加新的硬件设备” 已安的硬件 O搜并自动安装研件荐)) ⊙安装我于动从列活择的性〔英)望 老四M灿 率的牛设备 上步0下=步0□取消 区上步0下步02□取
9 动期间对硬件更改的识别，以及对运行时的硬件事件的反应。它允许以用户模式的代码执行 注册并收集某些即插即用事件。 要安装即插即用设备, 只需要进行设备的硬件安装, 不需要安装该设备的驱动程序, 系 统会自动识别并加载它的驱动程序。 5．安装非即插即用设备 对于符合即插即用的设备, 在添加或删除时,Windows XP 将会自动识别并完成配置工 作。但是, 对于非即插即用设备的安装, 就需要用户自己去安装驱动程序。下面就以非即插 即用的声卡为例来介绍设备的安装方法。安装非即插即用型声卡的操作步骤如下： (1) 打开机箱，在计算机上正确地安装声卡硬件。 (2) 打开 “控制面板”窗口, 双击“添加硬件”图标, 打开“添加硬件向导”对话框, 如 图 3-22 所示。用户可以使用该向导添加新的计算机硬件, 或者用于解决硬件问题。单击“下 一步”按钮, 向导将自动对计算机中未安装驱动程序的硬件进行搜索，搜索完成后将打开“硬 件是否已连接”对话框，如图 3-23 所示。 图 3-22 添加硬件向导对话框 图 3-23 选择硬件是否连接 (3) 在“您已经将此硬件连接到计算机了吗?”下面选中“是, 我已经连接了此硬件” 单 选项,并单击“下一步”按钮, 这时系统将弹出如图 3-24 所示的对话框, 显示用户当前计算 机中已经安装的所有硬件列表。 (4) 在 “已安装的所有硬件” 列表最下面, 选择 “添加新的硬件设备”选项, 然后单 击“下一步”按钮，打开如图 3-25 所示的选择硬件安装方式对话框
图3-24已经安装的所有硬件列表 图3-25选择硬件安装方式 (5)选中“安装我手动从列表选择的硬件(高级)”单选项,然后单击“下一步”按 钮,打开“硬件类型”对话框,如图3-26所示 (6)选中“声音、视频和游戏控制器”选项,然后单击“下一步”按钮,弹出如图3-27 所示的“选择要为此硬件安装的设备驱动程序”对话框。在窗口左侧的“厂商”列表中选择 硬件的生产厂商,并在右侧的“型号”列表中选择和当前要安装的硬件相匹配的设备类型。 5加硬件向导 从以下列表,选舞要安装的硬件类题 选背要为此硬件安装的设备动程序 如果看不到想雯的硬类别,请单击“显示所有设备 ￠,高盐,中签要否,下一步”,如果手头有但合要安的的 知多串口卡 系统设备 导统音频张 这个动程序已经过数字签署 队盘安转 为什么动组序签名要 区上步0步0取 区上步0步取 图3-26选择硬件类型对话框 图3-27选择设备的驱动程序对话框 (7)用户也可以单击“从磁盘安装”按钮,打开如图3-28所示的“从磁盘安装”对话框 并在“厂商文件复制来源”下拉列表框中输入驱动程序的位置。或者单击“浏览”按钮,从 打开的对话框中进行选择 从盘安装 的安装盘,然后确定已在下面选定正确 厂商文件复制来沍〔) 浏览①) 图3-28从磁盘安装对话框 (8)不论采用方式安装驱动程序,复制文件完成后均会打开提示用户已经正确地安装了 该硬件的对话矿,单击“完成”按钮,重新启动计算机后,即可正常运行该硬件 至此,该非即插即用声卡的安装完成。对于其他类型的非即插即用设备, Windows XP的 安装方法也是大同小异,仅仅是一些设置上的不同,用户还可以通过参考设备的说明书,来 正确地配置非即插即用硬件 更新设备驱动程序 伴随着计算机硬件的更新换代,硬件设备的驱动程序也被一次又一次地升级。新的硬件 驱动程序往往能够更好地支持硬件设备,提高硬件的整体性能。因而计算机用户难免需要经 常升级硬件的驱动程序,目前许多升级的硬件驱动程序都可以从硬件供应商的网站下载。下
10 图 3-24 已经安装的所有硬件列表 图 3-25 选择硬件安装方式 (5) 选中 “安装我手动从列表选择的硬件( 高级 )” 单选项, 然后单击“下一步” 按 钮，打开 “硬件类型”对话框, 如图 3-26 所示。 (6) 选中“声音、视频和游戏控制器”选项, 然后单击“下一步”按钮, 弹出如图 3-27 所示的“选择要为此硬件安装的设备驱动程序”对话框。在窗口左侧的“厂商”列表中选择 硬件的生产厂商, 并在右侧的“型号”列表中选择和当前要安装的硬件相匹配的设备类型。 图 3-26 选择硬件类型对话框 图 3-27 选择设备的驱动程序对话框 (7) 用户也可以单击“从磁盘安装”按钮，打开如图 3-28 所示的“从磁盘安装”对话框, 并在“厂商文件复制来源”下拉列表框中输入驱动程序的位置。或者单击“浏览”按钮，从 打开的对话框中进行选择。 图 3-28 从磁盘安装对话框 (8) 不论采用方式安装驱动程序，复制文件完成后均会打开提示用户已经正确地安装了 该硬件的对话矿, 单击“完成”按钮, 重新启动计算机后, 即可正常运行该硬件。 至此, 该非即插即用声卡的安装完成。对于其他类型的非即插即用设备,Windows XP 的 安装方法也是大同小异, 仅仅是一些设置上的不同, 用户还可以通过参考设备的说明书, 来 正确地配置非即插即用硬件。 6．更新设备驱动程序 伴随着计算机硬件的更新换代, 硬件设备的驱动程序也被一次又一次地升级。新的硬件 驱动程序往往能够更好地支持硬件设备, 提高硬件的整体性能。因而计算机用户难免需要经 常升级硬件的驱动程序，目前许多升级的硬件驱动程序都可以从硬件供应商的网站下载。下