《操作系统原理教程(第二版)》-第4章__设备管理pptConvertor

第4章设备管理4.1设备管理概述4.2输入输出系统4.3设备安排与回收4.4设备处理4.5设备管理接受的技术本章结束！4.1设备管理概述4.1.1设备管理的主要任务设备是指计算机系统中的外部设备，它包括外存、输入设备和输出设备（I/O设备）。外存的管理和使用，请参考文件管理一章。设备管理的主要任务是完成用户提出的输入输出恳求，为用户安排输入输出设备，提高CPU与输入输出设备的利用率，提高输入输出设备的速度，便利用户使用输入输出设备。第4章设备管理4.1设备管理概述4.1.2设备管理的主要功能1.缓冲管理它是管理好各种类型的缓冲区，协调各类设备的工作速度，提高系统的使用效率。它通过单缓冲区、双缓冲区或缓冲池等机制来实现。2.设备安排与回收它是依据用户提出的输入输出恳求，为其安排所需要的设备，用户使用完后，回收安排的设备。它通过设备把握表、把握器把握表、通道把握表和系统设备表 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 设备的使用状况，实现设备的安排与回收。第4章设备管理4.1设备管理概述4.1.2设备管理的主要功能3.设备处理它是实现CPU和设备把握器之间的通信。它通过相应的设备处理程序来实现。4.虚拟设备它是把每次只允许一个进程使用的物理设备，改造为能同时供多个进程共享的设备。第4章设备管理4.1设备管理概述4.1.3设备的分类1．按设备的从属关系分类(1)系统设备。系统设备是指操作系统生成时已经登记在操作系统中的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 设备，如键盘、显示器、打印机等。(2)用户设备。用户设备是指操作系统生成时未登记在操作系统中的非标准设备，如绘图仪、扫描仪等。2．按操作特性分类(1)存储设备。存储设备是指用来存放信息的设备，如磁盘、磁带等。(2)输入输出设备。输入输出设备是指向CPU传输信息和输出加工处理信息的设备，如键盘、显示器、打印机等。第4章设备管理4.1设备管理概述4.1.3设备的分类3．按设备共享属性分类(1)独享设备。独享设备是指在一段时间内只允许一个进程访问的设备。系统一旦把这种设备安排给一个进程后，便由该进程独占，直到用完释放，其他进程才能使用。多数低速设备都属于此类设备，如打印机。(2)共享设备。共享设备是指在一段时间内允很多个进程访问的设备，如磁盘。(3)虚拟设备。虚拟设备是指通过虚拟技术将一台独占设备变换为若干台规律设备，供若干个进程同时使用的设备，如虚拟打印机。第4章设备管理4.1设备管理概述4.1.3设备的分类4．按信息交换单位分类(1)块设备。块设备是指处理信息的基本单位是字符块。一般块的大小为512B～4KB，如磁盘、磁带等。(2)字符设备。字符设备是指处理信息的基本单位是字符，如键盘、显示器、打印机等。第4章设备管理返回4.2输入输出系统4.2.1输入输出系统的结构对于不同规模的计算机系统，其输入输出系统的结构也有差异。通常把输入输出系统的结构分成两大类：微机输入输出系统和主机输入输出系统。1．微机输入输出系统微机输入输出系统一般接受总线输入输出系统结构，如图4-1所示。第4章设备管理4.2输入输出系统4.2.1输入输出系统的结构1．微机输入输出系统CPU和主存是直接连接到总线上的。输入输出设备是通过设备把握器连接到总线上。CPU并不直接与输入输出设备进行通信，而是与设备把握器进行通信，并通过它去把握相应的设备。因此，设备把握器是处理器和设备之间的接口。应依据设备的类型，给设备配置与之相应的把握器，如磁盘把握器、打印机把握器等。第4章设备管理4.2输入输出系统4.2.1输入输出系统的结构2．主机输入输出系统当主机所配置的输入输出设备较多时，特殊是配有较多的高速外设时，接受总线型输入输出系统结构会加重CPU与总线的负担。因此，在这样的输入输出系统中不宜接受单总线结构，而是增加一级输入输出通道，用来代替CPU与各设备把握器进行通信，实现对把握器的把握。具有通道的输入输出系统结构如图4-2所示。第4章设备管理4.2输入输出系统4.2.2设备把握器1．设备把握器的概念设备把握器是CPU与外围设备之间的接口，是一个可编址设备，每一个地址对应一个设备。它接收从CPU发来的命令，并去把握输入输出设备的工作，使CPU从繁杂的设备把握事务中解脱出来，提高CPU的使用效率。设备把握器一般分成两大类：一类是用于把握字符设备的把握器；另一类是用于把握块设备的把握器。第4章设备管理4.2输入输出系统4.2.2设备把握器2．设备把握器的功能。设备把握器实现设备与CPU的通信，一般功能：（1）接收和识别命令。接收和识别由CPU发送来的各种命令，并对这些命令进行译码。为此，在把握器中应设置相应的把握寄存器，用来存放接收的命令和参数，并对所接收的命令进行译码。（2）交换数据。实现CPU与把握器、把握器与设备之间的数据交换。对于前者，是通过数据总线，由CPU并行地把数据写入把握器，或从把握器中并行地读出数据；对于后者是设备将数据输入到把握器，或从把握器传送给设备。为此，在把握器中需要设置数据寄存器。第4章设备管理4.2输入输出系统4.2.2设备把握器2．设备把握器的功能。（3）了解和 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设备状态。在把握器中应设立一个状态寄存器用于记录设备的各种状态，以供CPU使用。例如，仅当该设备处于发送就绪状态时，CPU才能启动把握器从设备中读出数据。为此，在把握器中应设置一个状态寄存器，用其中的每一位来反映设备的某一种状态。当CPU将该寄存器的内容读入后，便可以了解该设备的状态。（4）识别地址。系统为每个设备配置一个地址，设备把握器要能识别这些地址。此外，为使CPU能向寄存器中写入数据，或从寄存器中读取数据，这些寄存器应具有惟一的地址。第4章设备管理4.2输入输出系统4.2.2设备把握器3．设备把握器的组成由于设备把握器处于CPU与设备之间，它既要与CPU通信，又要与设备通信，还应具有依据CPU发来的命令去把握设备工作的功能。因此，现有的大多数把握器都是由以下三部分组成的，如图4-3所示。第4章设备管理4.2输入输出系统4.2.2设备把握器3．设备把握器的组成（1）CPU与设备把握器的接口。该接口用于实现CPU与设备把握器之间的通信。共有三类信号线：数据线、地址线和把握线。（2）设备把握器与设备的接口。把握器中的输入输出规律依据处理器发送来的地址信号，去选择一个设备接口。一个设备接口连接一台设备。（3）输入输出规律。输入输出规律用于实现对输入输出设备的把握。第4章设备管理4.2输入输出系统4.2.3输入输出通道1．输入输出通道的概念输入输出通道是指特地负责输入输出工作的处理器。它有自己的指令系统（包含数据传送指令和设备把握指令），能依据指定的要求独立地完成输入输出操作。中心处理器可以做相应的计算操作，从而使系统获得CPU与外设的并行处理力量。第4章设备管理4.2输入输出系统4.2.3输入输出通道2．输入输出通道的分类输入输出通道是用于把握外围设备的。依据信息交换方式的不同，把通道分成三种类型：(1)字节多路通道。通常都含有很多非安排型子通道，其数量可以从几十到数百个，每一个子通道连接一台输入输出设备，这些子通道按时间片轮转方式共享主通道。如图4-4所示。字节多路通道连接低速或中速设备时，不会丢失信息。第4章设备管理4.2输入输出系统4.2.3输入输出通道2．输入输出通道的分类(2)数据选择通道。可以连接多台高速设备，但是，由于它只含有一个安排型子通道，在一段时间内只能执行一个通道程序，把握一台设备进行数据传送，致使当某台设备占用了该通道后，便始终由它独占，（即使很多据传送，通道被闲置也不允许其他设备利用）直至该设备传送完毕后释放该通道。数据选择通道虽然有很高的传输速率，但是，它每次只允许一个设备传输数据。所以，这种通道利用率很低。第4章设备管理4.2输入输出系统4.2.3输入输出通道2．输入输出通道的分类(3)数组多路通道。将数据选择通道传输速率高和字节多路通道能使各子通道（设备）分时并行操作的优点相结合，而形成的一种新通道。它含有多个非安排型子通道，因而这种通道既具有很高的数据传输速率，又能获得令人满足的通道利用率。该通道被广泛地用于连接多台高、中速的外围设备，其数据传送是按数组方式进行的。第4章设备管理4.2输入输出系统4.2.4输入输出系统的把握方式1．程序直接把握方式程序直接把握方式也称为“忙—等待”方式，即在一个设备的操作没有完成时，把握程序始终 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设备的状态，直到该操作完成，才能进行下一个操作。步骤为：(1)当用户需要输入数据时，由处理器向设备把握器发出一条输入输出指令，启动设备进行输入。(2)当用户进程需要向设备输出数据时，也必需同样发出启动命令启动设备输出，并等待输出操作完成。特点：工作过程简洁，CPU的利用率低。程序直接把握方式适用于早期的无中断的计算机系统。第4章设备管理4.2输入输出系统4.2.4输入输出系统的把握方式2．中断把握方式中断把握是指计算机在执行期间，系统内发生任何非寻常的或非预期的急需处理大事，使得CPU临时中止当前正在执行的程序而转去执行相应的大事处理程序，待处理完毕后又返回原来被中止处连续执行或调度新的进程执行的过程。特点：中断把握方式比程序直接把握方式提高了CPU的利用率。每输入输出一个数据都会发生中断，传输一组数据需要多次中断，铺张了CPU的处理时间。中断把握方式应用于现代计算机系统中。第4章设备管理4.2输入输出系统4.2.4输入输出系统的把握方式3．直接存储器存取把握方式（DMA）直接存储器存取方式是指对输入输出设备的把握由DMA把握器完成，在DMA把握器的作用下，设备和主存之间可以成批地进行数据交换，而不用CPU的干涉。特点：数据的传送方向、存放数据的主存始址及传送数据的长度等都由CPU把握，具体的数据传送由DMA把握器负责，每台设备需要配一个DMA把握器，这样输入输出数据传输速度快，CPU负担少。直接存储器存取把握方式适用于块设备的数据传输。第4章设备管理4.2输入输出系统4.2.4输入输出系统的把握方式4．通道把握方式通道把握方式是一种以主存为中心，是设备与主存直接交换数据的把握方式。CPU只需要发出启动指令，指出通道相应的操作和输入输出设备，该指令就可以启动通道并使该通道从主存中调出相应的通道指令执行，完成一组数据块的输入/输出。特点：通道所需要的CPU干预更少，并可以实现CPU、通道和输入输出设备三者之间的并行操作，从而更有效地提高整个系统资源的利用率。通道把握方式适用于现代计算机系统中的大量数据交换。第4章设备管理返回4.3设备安排与回收4.3.1设备安排中的数据结构为了实现对设备的管理和把握，需要对每台设备、通道、把握器的状况进行登记。设备安排主要接受的数据结构有设备把握表、把握器把握表、通道把握表和系统设备表。如图4-5所示。第4章设备管理4.3设备安排与回收4.3.1设备安排中的数据结构1．设备把握表系统为每台设备配置一张设备把握表，用于记录设备的特性及与输入输出把握器连接的状况。设备把握表中包括：设备标识符、设备类型、设备状态、设备等待队列指针、输入输出把握器指针、设备相对号、占用作业名等。设备标识符也称为设备确定号。它是指计算机系统对每台设备的编号。用户对每类设备的编号称为设备相对号，也称为设备类号。第4章设备管理4.3设备安排与回收4.3.1设备安排中的数据结构2．把握器把握表系统为每个把握器配置了一张把握器把握表，以反映把握器的使用状态，以及与通道的连接状况等。其内容包括把握器标识符、把握器的状态、与把握器连接的通道表指针、把握器队列的队首指针、通道队列的队尾指针等。其中与把握器连接的通道表指针指向该把握器的通道把握表。第4章设备管理4.3设备安排与回收4.3.1设备安排中的数据结构3．通道把握表系统为每个通道配置一张通道把握表，以反映通道的使用状态。其内容包括通道标识符、通道状态、等待获得该通道的进程等待队列指针等。第4章设备管理4.3设备安排与回收4.3.1设备安排中的数据结构4．系统设备表系统设备表也称为设备类表，整个系统配置一张。它记录已被连接到系统中的全部物理设备的状况，每个物理设备占一个表目，包括设备类型、拥有设备台数、现存设备台数、设备把握表指针等。其中设备把握表指针指向该设备对应的设备把握表。这几张表的关系：在系统设备表中有指向设备把握表的指针，在设备把握表中有指向该设备把握器把握表的指针，在把握器把握表中有指向与该把握器连接的通道把握表的指针。系统就是通过这种关系进行设备的安排与回收的。第4章设备管理4.3设备安排与回收4.3.2设备安排应考虑的因素1．设备的使用性质依据设备自身的使用性质，可以接受以下三种不同的安排方式：独享安排、共享安排、虚拟安排。独享安排适用于大多数低速设备，如打印机。共享安排适应于高速设备，如磁盘。虚拟安排适应于虚拟设备。依据设备的使用性质来打算一台设备可以分给几个进程。第4章设备管理4.3设备安排与回收4.3.2设备安排应考虑的因素2．设备的安排算法设备的安排算法主要是确定把设备先分给哪个进程。设备的安排算法有先来先服务和优先权两种。先来先服务算法是依据进程发出恳求的先后挨次，把这些进程排成一个设备恳求队列，设备安排程序总是把设备安排给队首进程。优先权算法是依据进程的优先权的凹凸进行设备安排，谁的优先权高就先把设备分给谁，对优先权相同的依据先恳求先服务的算法排队。第4章设备管理4.3设备安排与回收4.3.2设备安排应考虑的因素3．设备安排的平安性设备安排的平安性是指在设备安排中应防止发生进程的死锁。设备安排的平安性接受的方法有静态安排策略和动态安排策略，它们可以防止进程死锁。（1）静态安排策略。静态安排策略是在作业级进行的，用户作业开头执行前，由系统一次安排给该作业所要求的全部设备、把握器和通道，直到该作业撤消为止。静态安排不会消灭死锁，但是，设备利用率低。（2）动态安排策略。动态安排策略是在进程执行过程中，依据执行的需要所进行的设备安排。动态安排提高了设备的利用率，但是安排不当，会造成进程的死锁。第4章设备管理4.3设备安排与回收4.3.2设备安排应考虑的因素4．设备的独立性设备的独立性是指用户在编制程序时所使用的设备与实际使用的设备无关。为此，要求用户程序对输入输出设备的恳求接受规律设备名，而在程序实际执行时使用物理设备名，它们之间的关系类似存储管理中的规律地址和物理地址的关系。第4章设备管理4.3设备安排与回收4.3.3设备安排在并发进程环境中，设备安排是由系统完成的，以防止并发进程对设备的无序竞争。当进程提出设备恳求时，系统启动设备安排程序，依据肯定的算法为进程安排设备、设备把握器和通道。在这三种资源中，通道是最紧缺的资源，设备是最充分的资源，所以，设备安排的步骤是：先安排设备，再安排设备把握器，最终安排通道。1．安排设备安排设备的过程如图4-6所示。第4章设备管理4.3设备安排与回收4.3.3设备安排1．安排设备依据进程提出的设备名查找系统设备表，若没有找到，则显示出错信息，并结束安排；否则，从中找到该设备的设备把握表，查看设备把握表中的设备状态字段。若该设备处于忙状态，则将进程插入到该设备的等待队列；若设备空闲，便依据肯定的算法来计算本次设备安排的平安性。若安排不会引起死锁则进行设备安排，修改设备把握表，把状态字段的值由“0”改为进程名，并修改系统设备表，使“现存设备台数”削减安排的台数；否则，将该进程插入到该设备的等待队列。第4章设备管理4.3设备安排与回收4.3.3设备安排2．安排设备把握器安排设备把握器的过程如图4-7所示。在系统把设备安排给恳求输入输出的进程后，再到设备把握表中找到与该设备相连的把握器把握表，从该表的状态字段中可知该把握器是否劳碌。若把握器忙，则将进程插入到等待该把握器的队列；否则，将该把握器安排给进程，即修改把握器把握表，把状态字段的值由“0”改为进程名。第4章设备管理4.3设备安排与回收4.3.3设备安排3．安排通道安排通道的过程如图4-8所示。在安排完设备把握器后，从把握器把握表中找到与该把握器相连的通道把握表，从该表的状态字段中可知该通道是否劳碌。若通道处于劳碌状态，则将该进程插入到等待该通道的队列；否则，将该通道安排给进程，即修改通道把握表，把状态字段的值由“0”改为进程名。第4章设备管理4.3设备安排与回收4.3.4设备回收当进程撤消或设备使用完毕后，要进行设备的回收，设备回收的过程如图4-9所示。设备回收的步骤：（1）系统依据进程名在设备安排表中找到相应的记录，把设备状态修改为“0”表示未安排，若该设备的等待队列不空，则唤醒队首进程，进行设备安排；（2）到该设备的把握器把握表中，把其状态由进程名改为“0”，若该把握器的等待队列不空，则唤醒队首进程，进行把握器安排；（3）到该把握器的通道把握表中，把其状态由进程名改为“0”，若该通道的等待队列不空，则唤醒队首进程，进行通道安排；（4）在系统设备表中，把回收设备台数添加到“现存设备台数”中。第4章设备管理4.3设备安排与回收4.3.5对设备安排程序的改进以上设备安排程序有两个特点，一是，进程是以物理设备名来提出输入输出恳求的。二是，系统接受的是单通路的输入输出系统结构。这样的系统简洁产生“瓶颈”现象。为此，对设备安排程序做以下改进：（1）增加设备的独立性。进程应以规律设备名恳求输入输出。系统首先依据系统设备表找到第一个该类设备的设备安排表，若该设备忙，则查找其次个该类设备的设备安排表，仅当全部该类设备都忙时，才把进程挂在该类设备的等待队列上。这样通过增加设备的独立性，提高了设备安排的平安性。第4章设备管理4.3设备安排与回收4.3.5对设备安排程序的改进（2）考虑多通路状况。系统接受多通路的输入输出系统结构，如图4-10所示。即一个设备可以由多个把握器把握，一个把握器可以由多个通道把握（即增加图4-10中的虚线部分）。这样，可以防止系统消灭“瓶颈”现象。也就是对把握器和通道的安排，同样经过几次反复，只要有一个把握器或通道可用，系统就可以把它安排给进程。这样，就增加了安排把握器和通道的可能性，提高了设备安排的效率。第4章设备管理返回4.4设备处理设备处理的任务是把上层软件的抽象要求变为具体要求发送给设备把握器，启动设备；将设备把握器发来的信号传送给上层软件。它主要由设备处理程序完成。设备处理程序也称为设备驱动程序，它是输入输出进程与设备把握器之间的通信程序。4.4.1设备驱动程序的功能和特点1．设备驱动程序的功能一是把抽象要求转化为具体要求。二是检查用户输入输出恳求的合法性，了解输入输出设备的状态，传递有关参数，设置设备的工作方式。三是发出输入输出命令，启动安排到的输入输出设备，完成指定的输入输出操作。四是准时响应由把握器或通道发来的中断恳求，并依据其中断类型调用相应的中断处理程序进行处理。五是对设置有通道的计算机系统，驱动程序还应依据用户的输入输出恳求，自动地构成通道程序。第4章设备管理4.4设备处理4.4.1设备驱动程序的功能和特点2．设备处理的方式设备处理方式有三类：一是为每一类设备设置一个进程，特地执行这类设备的输入输出操作。二是在整个系统中设置一个输入输出进程，特地负责对系统中全部各类设备的输入输出操作。三是不设置特地的设备处理进程，只为各类设备设置相应的设备处理程序，供用户进程或系统进程调用。第4章设备管理4.4设备处理4.4.1设备驱动程序的功能和特点3．设备驱动程序的特点(1)驱动程序主要是在恳求输入输出的进程与设备把握器之间的一个通信程序。(2)驱动程序与输入输出设备的特性亲密相关。(3)驱动程序与输入输出把握方式紧密相关。(4)驱动程序与硬件紧密相关，其部分被固化在ROM中。第4章设备管理4.4设备处理4.4.2设备驱动程序的处理过程1．将抽象要求转化为具体要求用户及上层软件对设备把握器的具体状况毫无了解，只能向它们发出抽象的要求，借助设备驱动程序，转化为具体的要求传送给设备把握器。如将盘块号转换为磁盘的盘面、磁道号及扇区号。2．检查输入输出恳求的合法性任何输入设备都只能完成一组特定的功能，如该设备不支持这次输入输出恳求，则认为这次输入输出恳求非法，又如用户试图让打印机输入数据。3．读出和检查设备的状态要启动某个设备进行输入输出操作，其前提条件是该设备正处于空闲状态。因此在启动设备之前，要从设备把握器的状态寄存器中，读出设备的状态。第4章设备管理4.4设备处理4.4.2设备驱动程序的处理过程4．传送必要的参数有很多设备，特殊是块设备，除必需向其把握器发出启动命令外，还需要传送必要的参数。例如，在启动磁盘进行读／写之前，应先将本次要传送的字节数、数据应到达的主存始址送入把握器的相应寄存器中。5．设置工作方式有些设备有多种工作方式，在启动时应选定某种方式，给出必要的数据。在启动该接口之前，应先按通信 规程 煤矿测量规程下载煤矿测量规程下载配电网检修规程下载地籍调查规程pdf稳定性研究规程下载 设定下述参数：波特率、奇偶校验方式、停止位数目及数据字节长度等。6．启动输入输出设备在完成上述五个工作后，驱动程序可以向把握器的命令寄存器传送相应的把握命令，启动输入输出设备。基本的输入输出操作是在把握器的把握下进行的。第4章设备管理返回4.5设备管理接受的技术4.5.1缓冲技术为了提高输入输出设备的速度和利用率，在输入输出设备与处理器交换数据时引入了缓冲技术。缓冲技术是输入输出设备在与主存交换数据时使用缓冲区的技术。缓冲管理的主要功能是组织好缓冲区，并供应获得和释放缓冲区的手段。1．缓冲的引入（1）缓和CPU与输入输出设备间速度不匹配的冲突。（2）削减对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制。（3）提高CPU与输入输出设备间的并行性。第4章设备管理4.5设备管理接受的技术4.5.1缓冲技术2．单缓冲单缓冲是指在设备和处理器之间设置一个缓冲区，用于数据的传输。单缓冲的工作原理如图4-11所示。特点是：在主存中只有一个缓冲区。对于块设备，该缓冲区可以存放一块数据，对于字符设备，该缓冲区可以存放一行数据。设备和处理器对缓冲区的操作是串行的，传输速度慢。在任一时刻，只能进行单向的数据传输，并且传输数据量较少。第4章设备管理4.5设备管理接受的技术4.5.1缓冲技术3．双缓冲双缓冲是指在设备和处理器之间设置两个缓冲区。双缓冲的工作原理如图4-12所示。特点是：在主存中设置两个缓冲区，完成数据的传输。两个缓冲区可以交替使用，提高了处理器和输入设备的并行操作力量。在任一时刻，可以进行双向的数据传输。一个缓冲区用于输入，另一个用于输出。适用于输入/输出、生产者/消费者速度基本相匹配的状况。当传输数据量较大，或者两者的速度相差较远时，双缓冲区效率较低。第4章设备管理4.5设备管理接受的技术4.5.1缓冲技术4．循环缓冲在设备和处理器之间设置多个大小相等的缓冲区。每个缓冲区中有一个链接指针指向下一个缓冲区，最终一个缓冲区指针指向第一个缓冲区，这样构成一个环形缓冲区。循环缓冲的工作原理如图4-13所示。特点是：在主存中设置多个缓冲区。读和写可以并行处理，适用于某种特定的输入输出进程和计算进程，如输入/输出、生产者/消费者速度不相匹配的状况。循环缓冲区属于专用缓冲区。当系统较大时，使用多个这样的缓冲区要消耗大量的主存空间，降低缓冲区的使用效率。第4章设备管理4.5设备管理接受的技术4.5.1缓冲技术5．缓冲池当系统较大时，可以利用供多个进程共享的缓冲池来提高缓冲区的利用率。缓冲池的组成包括空（闲）缓冲区、装满输入数据的缓冲区、装满输出数据的缓冲区，同类缓冲区以链队的形式存在。另外，还应有四种工作缓冲区：用于收容输入数据的工作缓冲区、用于提取输入数据的工作缓冲区、用于收容输出数据的工作缓冲区、用于提取输出数据的工作缓冲区。缓冲池的工作原理如图4-14所示。特点是：缓冲池结构简单，在主存中设置公用缓冲池，在池中设置多个可以供多个进程共享的缓冲区。缓冲区既可以用于输入，又可以用于输出（即共享）。缓冲池的设置，削减了主存空间的消耗，提高了主存的利用率，适应于现代操作系统。第4章设备管理4.5设备管理接受的技术4.5.2中断技术1．中断的概念中断是由于某些大事的消灭，中止现行进程的执行，而转去处理消灭的大事，中断大事处理完后，再连续运行被中止进程的过程。在这里引起中断的大事称为中断源。中断大事通常由硬件发觉。对消灭的大事进行处理的程序称为中断处理程序。中断处理程序是由操作系统处理的，属于操作系统的组成部分。第4章设备管理4.5设备管理接受的技术4.5.2中断技术2．中断类型(1)硬件故障中断。由机器故障造成的中断。如电源故障。(2)程序中断。由程序执行到某条机器指令时可能消灭的各种问题而引起的中断。如发觉定点操作数溢出、除数为0等。(3)外部中断。由各种外部大事引起的中断。如按压了中断键、定时时钟时间到等。(4)输入输出中断。由输入输出把握系统发觉外围设备完成了输入输出操作或在执行输入输出时通道或外围设备产生错误而引起的中断。(5)访管中断。正在运行的进程执行访管指令时引起的中断。如安排一台外设。前四类中断不是运行进程所期望的，故称为强迫性中断，而第五种中断，是进程所期望的，故称为自愿性中断。第4章设备管理4.5设备管理接受的技术4.5.2中断技术3．中断响应在处理器执行完一条指令后，硬件的中断装置就马上检查有无中断大事发生。若无，连续执行下一条指令；若有，则停止现行进程，由操作系统中的中断处理程序占用处理器，这一过程称为“中断响应”。4．中断处理首先介绍与中断处理有关的概念：特权指令和程序状态字。特权指令是不允许用户程序直接使用的指令。如输入输出指令，设置时钟的指令。程序状态字是用来把握指令执行挨次，并保留和指示与程序有关的系统状态。第4章设备管理4.5设备管理接受的技术4.5.2中断技术中断处理过程如图4-15所示。①当中断装置发觉中断大事后，先把中断大事存放到程序状态字寄存器中的中断码位置。②把程序状态字寄存器中的“当前PSW”作为“旧PSW”保存到预先商定的主存的固定单元中。③依据中断码，把该类大事处理程序的“新PSW”送入程序状态字寄存器。④处理器按新PSW把握处理该大事的中断处理程序执行。当中断程序处理完后，再恢复现场，连续执行原先被中断的进程。第4章设备管理4.5设备管理接受的技术4.5.3假脱机技术（SPOOLing）SPOOLing技术就是用于将一台独占设备改造成共享设备的一种行之有效的技术。当系统中消灭了多道程序后，可以利用其中的一道程序，来模拟脱机输入时的外围把握机的功能，把低速输入输出设备上的数据传送到高速磁盘上；再用另一道程序来模拟脱机输出时外围把握机的功能，把数据从磁盘传送到低速输出设备上。这样，便可以在主机的直接把握下，实现脱机输入、输出功能。1．假脱机的概念假脱机技术（SPOOLing）是指在联机状况下实现的同时外围操作，也称假脱机输入输出操作，它是操作系统中的一项将独占设备改为共享设备的技术。第4章设备管理4.5设备管理接受的技术4.5.3假脱机技术（SPOOLing）2．假脱机技术的组成假脱机技术由输入井和输出井、输入缓冲区和输出缓冲区、输入进程和输出进程、恳求打印队列组成。SPOOLing系统的组成如图4-16所示。第4章设备管理4.5设备管理接受的技术4.5.3假脱机技术（SPOOLing）2．假脱机技术的组成（1）输入井和输出井。这是在磁盘上开拓的两个大的存储区。输入井是模拟脱机输入时的磁盘，用于收容输入设备输入的数据。输出井是模拟脱机输出时的磁盘，用于收容用户程序的输出数据。（2）输入缓冲区和输出缓冲区。它们是在主存中开拓的两个缓冲区。输入缓冲区用于暂存由输入设备送来的数据，以后再传送到输入井，输出缓冲区用于暂存从输出井送来的数据，以后再传送给输出设备。第4章设备管理4.5设备管理接受的技术4.5.3假脱机技术（SPOOLing）2．假脱机技术的组成（3）输入进程和输出进程。输入进程模拟脱机输入时的外围把握机，将用户要求的数据从输入设备，通过输入缓冲区送到输入井。当CPU需要数据时，直接从输入井读入主存。输出进程模拟脱机输出时的外围把握机，把用户要求输出的数据，先从主存送到输出井，待输出设备空闲时，再将输出井中的数据，经过输出缓冲区送到输出设备上。（4）恳求打印队列。由若干张恳求打印表所形成的队列，系统为每个恳求打印的进程建立一张恳求打印表。第4章设备管理4.5设备管理接受的技术4.5.3假脱机技术（SPOOLing）3．假脱机技术的特点(1)提高了输入输出速度。SPOOLing技术引入了输入井和输出井，可以使输入进程、用户进程和输出进程同时工作，从而提高了输入输出速度。(2)将独占设备改造为共享设备。由于SPOOLing技术把全部用户进程的输出都送入输出井，然后再由输出进程完成打印工作，而输出井在磁盘上，为共享设备。这样SPOOLing技术就把打印机等独占设备改造成了共享设备。(3)实现了虚拟设备功能。由于SPOOLing技术实现了多个用户进程共同使用打印机这种独占设备的状况，从而实现了把一个设备当成多个设备来使用，即虚拟设备的功能。第4章设备管理返回