計算機操作系統(tǒng)OperatingSystemofComputer第七章設備管理主要內容：I/O系統(tǒng)的組成I/O控制方式緩沖管理設備分配設備處理SPOOLING技術知識點及要求：了解操作系統(tǒng)處理用戶I/O請求的基本過程。要求掌握通道、緩沖、設備獨立性的概念。掌握I/O控制方式及設備驅動程序，設備分配的數(shù)據(jù)結構及分配程序。掌握設備分配技術，設備管理程序功能，理解緩沖技術和Spooling系統(tǒng)及磁盤調度算法。7.1概述7.1.1設備的分類

1、按傳輸速率分低速設備：每秒幾個到數(shù)百字節(jié)。如Modem中速設備：每秒數(shù)千到數(shù)萬字節(jié)。如打印機高速設備：每秒數(shù)百K到數(shù)兆。如磁盤、磁帶2、按信息交換的單位分類字符設備：I/O傳輸?shù)膯挝皇亲止?jié)，如打印機、modem等。特征：速率較低、中斷驅動。塊設備

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I/O傳輸?shù)膯挝皇菈K，如磁盤、磁帶。特征：速率高（幾兆）、可隨機訪問任一塊、DMA方式驅動。3.按資源管理方式分類獨占型設備：在任一段時間內最多有一個進程占用它，字符設備及磁帶機屬獨占型設備。即臨界資源。共享型設備：多個進程對它的訪問可以交叉進行，除磁帶機外的塊設備屬共享設備。虛擬設備：在一類設備上模擬另一類設備，常用共享設備模擬獨占設備，用高速設備模擬低速設備，被模擬的設備稱為虛擬設備。7.1.2設備管理的目標1.設備獨立性 所謂設備獨立性：用戶在編制程序時，使用邏輯設備名，由系統(tǒng)實現(xiàn)從邏輯設備到物理設備（實際設備）的轉換。用戶能獨立于具體物理設備而方便的使用設備。兩種類型的設備獨立性獨立于同一類設備中的某臺具體設備。如果一個系統(tǒng)中有若干臺相同的設備，用戶編程時不指定使用哪一個具體的設備，而僅說明要使用哪一類設備，系統(tǒng)根據(jù)當前這一類設備的具體狀況給用戶分配一臺具體的設備。用戶不用關心他所使用的到底是哪一臺設備。獨立于不同類型的設備。例如有一程序要求輸入信息，可以從各種不同類型的輸入設備上給程序輸入數(shù)據(jù)，則稱該程序是獨立于不同類型的輸入設備的。又如在MS-DOS系統(tǒng)中，程序的I/O操作不必指出在哪臺設備上進行，一般情況下是從鍵盤上輸入數(shù)據(jù)，而在顯示器上輸出數(shù)據(jù)。但用戶可以做一次聯(lián)機操作命令Ctrl+P，則輸出數(shù)據(jù)可以在打印機上打印出來。2.提高設備利用率提高設備的使用效率是操作系統(tǒng)設備管理的重要目標。為達到此目標除了要合理分配和使用外部設備外，還應努力提高設備同CPU的并行程度。與此有關的技術有：通道技術和緩沖技術。3.設備的統(tǒng)一管理外設的種類繁多，特性各異，主要差別反映在以下幾個方面：速度：不同的設備處理和傳遞信息的速度差別甚大，如鍵盤每秒鐘只能處理幾個或幾十個字符，而磁盤的處理速度可達幾十MB/S。傳遞單位：有的設備以字符為單位傳遞信息，如鍵盤。有的以字符塊為單位傳遞信息，如磁盤。操作方法和特性：各種設備都有自己的特性和操作方法，如卡片機中的卡片不能倒退，磁帶機可反繞，磁盤可隨機存取。出錯條件：各種設備的出錯條件不同，有的可能產(chǎn)生奇偶錯，打印機可能產(chǎn)生無紙錯等。設備管理程序力圖隱蔽上述各種設備的差別，向用戶提供統(tǒng)一的設備使用接口，這會給系統(tǒng)的設計帶來困難，但方便了用戶。如UNIX系統(tǒng)把外設作為特別文件處理，把設備看作文件，用操作文件的方法來操作設備，這極大地方便了用戶。這種設備管理方法無疑是個重大的突破。7.1.3設備管理的功能1.監(jiān)視系統(tǒng)中所有設備的狀態(tài)一個計算機系統(tǒng)中存在著許多設備，在系統(tǒng)運行期間這些設備都在處理各自所承擔的工作，并處于各種不同的狀態(tài)，系統(tǒng)要有效地管理和使用這些設備就必須監(jiān)視它們的工作狀態(tài)。系統(tǒng)為每個設備設置設備控制塊DCB結構，在DCB中登記了設備的狀態(tài)信息，系統(tǒng)是經(jīng)過對DCB的查詢來監(jiān)視設備的活動的。2.設備的分配在多用戶或多進程的環(huán)境中，每個用戶在完成各自的任務時總是要使用外設，為用戶或進程分配設備是設備管理的主要功能之一。設備分配包括：設備分配策略、分配的方式、分配技術和選擇用戶的算法。3、I/O控制

I/O控制是設備管理的另一功能，它包括設備驅動和設備中斷處理。7.1.4設備管理數(shù)據(jù)結構設備控制塊(DCB)DCB是設備管理的重要數(shù)據(jù)結構，在這個結構中較全面地反映了每臺設備的特性、連接和使用的狀態(tài)等信息。當一臺設備進入系統(tǒng)時必須創(chuàng)立相應的DCBDCB的內容設備標識符：系統(tǒng)有許多設備，為區(qū)別起見為每臺設備取個名，這個名叫設備標識符。設備屬性：反映設備的相應特性和類型設備I/O總線地址：設備和CPU是通過I/O總線連接起來的，它在總線上有個地址。設備狀態(tài)：指設備當時所處的狀態(tài)。等待隊列指針：等待使用該設備的進程組成等待隊列，這里存放等待隊列的隊首指針。圖示7.2I/O控制方式循環(huán)測試I/O方式I/O中斷方式DMA方式通道方式7.2.1循環(huán)測試I/O方式

早期，I/O控制器是OS同硬件之間的接口。它有兩個寄存器：數(shù)據(jù)緩沖寄存器、控制寄存器?？刂萍拇嫫饔袔讉€重要的信息位：啟動位、完成位、忙位。CPU外部設備控制邏輯電路控制寄存器I/O控制器數(shù)據(jù)寄存器工作過程以輸入為例1.把啟動位置12.反復測試完成位，為0轉2，為1轉33.把數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中讀走。浪費大量CPU時間7.2.2I/O中斷方式I/O控制器能發(fā)中斷。工作過程：1.把啟動位置1，本進程（A）變?yōu)榈却隣顟B(tài)，轉進程調度，調度另一進程B。2.輸入完成時，控制器發(fā)出中斷，中斷B，通過中斷進入中斷處理程序。3.在中斷處理程序中把數(shù)據(jù)緩沖寄存器中的數(shù)取走，放入內存特定位置M，喚醒等待進程A，中斷返回到B的斷點繼續(xù)執(zhí)行。4.在以后的某個時刻OS調度要求輸入的進程A。A從M取數(shù)處理。

分析同前相比，CPU利用率大大提高。缺點：每臺設備每輸入輸出一個字節(jié)的數(shù)據(jù)都有一次中斷。如果設備較多時，中斷次數(shù)會很多，使CPU的計算時間大大減少。為減少中斷對CPU造成的負擔，可采用DMA方式和通道方式。控制器功能更強，除有中斷功能外，還有一個DMA控制機構。在DMA控制器的控制下，設備同主存之間可成批交換數(shù)據(jù)，不用CPU干預。7.2.3DMA方式工作過程1.當進程要求輸入時，把要求傳送的內存始址（M）和要傳的字節(jié)數(shù)送入DMA的內存地址寄存器和傳送字數(shù)寄存器2.把啟動位置1。設備開始工作。進程（A）掛起。調度另一進程（B）3.一批數(shù)據(jù)輸入完成后，DMA中斷B，轉向中斷處理程序。4.中斷處理程序喚醒A，返回B的斷點繼續(xù)執(zhí)行。5.以后OS調度A運行時，A從M處取數(shù)據(jù)處理。DMA方式與中斷的主要區(qū)別中斷方式是在數(shù)據(jù)緩沖寄存區(qū)滿后，發(fā)中斷請求，CPU進行中斷處理。

DMA方式則是在所要求傳送的數(shù)據(jù)塊全部傳送結束時要求CPU進行中斷處理，大大減少了CPU進行中斷處理的次數(shù)。中斷方式的數(shù)據(jù)傳送是由CPU控制完成的而DMA方式則是在DMA控制器的控制下不經(jīng)過CPU控制完成的。CPU向控制器發(fā)出啟動DMA通知和有關參數(shù)控制器向內存發(fā)出詢問請求訪問內存（讀、寫）計數(shù)器減1結束否發(fā)中斷NYDMA的實現(xiàn)流程7.2.4通道方式1.I/O系統(tǒng)結構 在大型計算機系統(tǒng)中較為典型的I/O系統(tǒng)結構是主機、通道、控制器和外部設備。CPU外部設備通常由機械的和電子的兩部分組成，電子部分構成控制器，也叫適配器。一個控制器可交替地控制幾臺同類設備，例如一個磁盤控制器可以控制兩臺磁盤驅動器。在沒有通道的計算機系統(tǒng)中，中央處理機是通過控制器控制I/O操作的。在采用了中斷技術以后，中央處理機和外部設備已能在一定程度上并行工作，但每傳一個信息單位（一個字節(jié)或一個字符塊），就要插入一次中斷處理，每次中斷處理CPU少則要執(zhí)行幾十條指令，多則要執(zhí)行上千條指令，當一個系統(tǒng)配置的設備較多時，I/O操作較為頻繁的情況下，CPU可能完全陷入I/O處理，這樣會大大地降低計算機系統(tǒng)的效率，解決的方法就是用到通道技術。

2.通道概念為使中央處理機從繁忙的I/O處理中擺脫出來，現(xiàn)代大、中型計算機系統(tǒng)中設置了專門的處理I/O操作的處理機，并把這種處理機稱為通道。通道在CPU的控制下獨立地執(zhí)行通道程序，對外部設備的I/O操作進行控制，以實現(xiàn)內存與外設之間成批的數(shù)據(jù)交換。 通道=I/O處理機當完成CPU交給的任務后，向CPU發(fā)出中斷信號，請求CPU的處理。這樣就使得CPU基本上擺脫了I/O操作的處理工作，提高了CPU與設備之間的并行程序，從而提高了整個計算機系統(tǒng)的效率。通道程序是由通道指令組成，一個通道可以分時的方式執(zhí)行幾道程序。每道程序控制一臺外部設備，因此每道通道程序稱為子通道。字節(jié)多路通道：字節(jié)多路通道是以字節(jié)為基本傳輸單位，當一子通道控制的某臺外設交換了一個字節(jié)后，就轉向下一個子通道，以控制下一臺設備傳送一個字節(jié)。這就實現(xiàn)了子通道的循環(huán)輪轉，以達到多路控制的目的，字節(jié)多路通道主要用來控制低速、并且以字節(jié)為基本傳送單位的設備。如打印機。3.通道的種類數(shù)據(jù)選擇通道：這種通道一次執(zhí)行一個通道程序，控制一臺設備連續(xù)地傳送一批數(shù)據(jù)，當一個程序執(zhí)行完后，才轉向下一個程序，它的優(yōu)點是傳輸速度高，缺點是一次只能控制一臺設備進行I/O操作。它主要用來控制高速外設。如磁盤。選擇通道數(shù)據(jù)多路通道：

這種通道是上述兩種通道的折中，可以分時的方式執(zhí)行多道程序，每道程序可傳送一組數(shù)據(jù)。它主要用于中速設備的控制。如磁帶機。在一大型系統(tǒng)中可以同時存在這三種類型的通道以便控制各種不同類型的設備。4.通道指令和通道程序通道有它自己的指令系統(tǒng)，用這些指令編寫的程序叫通道程序，通道只能執(zhí)行通道程序，不可能執(zhí)行用戶進程。

通道程序保存在內存中5.通道的工作過程某進程在運行過程中，若提出了I/O請求，則通過系統(tǒng)調用進入操作系統(tǒng)，系統(tǒng)首先為I/O操作分配通道和外設，然后按I/O請求生成通道程序并存入內存，把起始地址送入通道的首地址寄存器（CAW），接著CPU發(fā)出啟動通道的指令。中央處理機啟動通道后，通道的工作過程為：根據(jù)CAW，從內存取出通道指令，送入通道控制字寄存器（CCW），并修改CAW，使其指向下一條通道指令。執(zhí)行CCW中的通道指令，進行實際的I/O操作，執(zhí)行完畢后，如果還有下一條指令，則返回前一步，否則轉下一步。發(fā)出中斷信號通知CPU通道程序已執(zhí)行完成。通道的發(fā)展新的通道思想綜合了許多新的技術在個人計算機中，芯片組中有專門的I/O處理芯片，稱為IOP（IOProcessor），發(fā)揮通道的作用IBM390中，沿用了輸入輸出通道概念

IBM于1998年推出光纖通道技術（稱為FICON），可通過FICON連接多達127個大容量I/O設備。傳輸速度是333MHz／s，未來將達到1GHz／s。

光纖通道技術具有數(shù)據(jù)傳輸速率高、傳輸距離遠，可簡化大型存儲系統(tǒng)設計的優(yōu)點。在大容量高速存儲，如大型數(shù)據(jù)庫、多媒體、數(shù)字影像等應用領域，有廣泛前景。7.3緩沖技術常用的緩沖技術單緩沖雙緩沖環(huán)形緩沖緩沖池7.3.1引言緩沖技術的目的是為了提高中央處理機與外設的并行程度。計算機系統(tǒng)中的各種設備(包括中央處理機)的運行速度差異甚大，CPU的運行速度是以微秒甚至以納秒計，而設備的運行速度則是以毫秒甚至以秒計。（速度的差異）另一方面系統(tǒng)的負荷也不均勻，有時處理機進行大量的計算工作，沒有I/O操作，有時又會進行大量的I/O操作，這兩個極端都會造成系統(tǒng)中的一些設備過于繁忙，一部分設備過于空閑，嚴重地影響CPU與外設的并行工作。為此人們提出用緩沖技術來匹配CPU與設備的速度的差異和負荷的不均勻，從而提高處理機與外設的并行程度。凡是數(shù)據(jù)到達和離去速度不匹配的地方均可采用緩沖技術。緩沖技術可以用硬件緩沖器來實現(xiàn)，在設備控制器中有硬件緩沖器，通常容量較小，一般為1個字節(jié)。軟件緩沖技術是應用廣泛的一種緩沖技術，它由緩沖區(qū)和對緩沖區(qū)的管理兩部分組成。7.3.2常用的緩沖技術單緩沖雙緩沖環(huán)形緩沖緩沖池1.單緩沖最簡單的一種緩沖形式。當進程發(fā)出一I/O請求時，OS為之分配一緩沖區(qū)。對于輸入：設備先將數(shù)據(jù)送入緩沖區(qū)，OS再將數(shù)據(jù)傳給進程。對于輸出：進程先將數(shù)據(jù)傳入緩沖區(qū)，OS再將數(shù)據(jù)送出到設備。2.雙緩沖技術為了加快輸入輸出速度，引入雙緩沖技術。原理：設置兩個緩沖區(qū)buf1和buf2。讀入數(shù)據(jù)時，首先輸入設備向buf1填入數(shù)據(jù)，然后進程從buf1提取數(shù)據(jù)，在進程從buf1提取數(shù)據(jù)的同時。輸入設備向buf2中填數(shù)據(jù)。當buf取空時，進程又從buf2中提取數(shù)據(jù)，與此同時輸入設備向buf1填數(shù)。如此交替使用兩個緩沖區(qū)，使CPU和設備的并行操作的程度進一步提高。

3.環(huán)形緩沖技術當生產(chǎn)和消費數(shù)據(jù)的速度基本匹配時，雙緩沖能獲得較好效果。但若兩者速度相差甚遠時，效果不太理想。但隨著緩沖區(qū)的數(shù)量增加，使情況有所改善。因此引入環(huán)形緩沖技術。環(huán)形緩沖技術是在主存中分配一組大小相等的存儲區(qū)作為緩沖區(qū)，并將這些緩沖區(qū)鏈接起來。系統(tǒng)中有個緩沖區(qū)鏈首指針，指向第一個緩沖區(qū)，每個緩沖區(qū)中有一個指向下一個緩沖區(qū)的指針，最后一個緩沖區(qū)中的指針指向第一個緩沖區(qū)，從而形成環(huán)形緩沖區(qū)鏈。如圖所示。系統(tǒng)可循環(huán)使用這些緩沖區(qū)。環(huán)形緩沖區(qū)用于輸入(輸出)時，還要有兩個指針I(yè)N和OUT。示意圖IN指向可接收數(shù)據(jù)的空閑緩沖區(qū)的首址，OUT指針指向裝好數(shù)據(jù)且未取走的緩沖區(qū)首址。系統(tǒng)初啟時，指針被初始化為IN和OUT與首指針START相等，即START=IN=OUT。對于輸入信息而言，設備接收信息時，信息輸入到IN指向的緩沖區(qū)，當一個緩沖區(qū)裝滿后，IN指針指向下一個空閑緩沖區(qū)。當從緩沖區(qū)中提取信息時，提取由OUT指向的緩沖區(qū)中的信息，提取完畢，將OUT指針指向下一個裝滿信息的緩沖區(qū)。系統(tǒng)必須考慮到這種方案的約束條件，即IN<>OUT(初始狀態(tài)除外)。從設備輸入信息的操作和提取信息的操作共用環(huán)形緩沖時有一定的同步關系:OUT<IN。當OUT到達IN時，處理數(shù)據(jù)的進程必等待。由于該方案是個環(huán)形鏈;故當IN指針達到最后一個緩沖區(qū)時，它將指向START指當IN到達OUT時，從設備輸入信息的操作也必須等待。

4.緩沖池環(huán)形緩沖區(qū)一般用于特定的進程，屬于專用緩沖區(qū)，當系統(tǒng)較大時，將會有許多這樣的環(huán)形緩沖區(qū)，這不僅要消耗大量的內存空間，利用率也不高。為了提高緩沖區(qū)的利用率，目前廣泛流行公用緩沖池，池中的緩沖區(qū)可供多個進程共享。緩沖池由內存中一組大小相等的緩沖區(qū)組成，池中各緩沖區(qū)的大小與用于I/O的設備的基本信息單位相似，緩沖池屬于系統(tǒng)資源，由系統(tǒng)進行管理。緩沖池中各緩沖區(qū)可用于輸出信息，也可用于輸入信息，并可根據(jù)需要組成各種緩沖區(qū)隊列。7.4其它技術總線技術USB技術SCSI接口技術即插即用技術網(wǎng)絡I/O設備7.4.1總線技術新一代計算機出現(xiàn)，帶來了總線技術的更新1.總線的基本概念：

在計算機系統(tǒng)內各種子系統(tǒng)，如CPU、內存、I/O設備等之間，構建公用的信號或數(shù)據(jù)傳輸通道。這種可共享的傳輸通道稱為總線。2.總線的分類總線的分類CPU-內存總線I/O總線數(shù)據(jù)總線地址總線控制總線（非本課程范圍）微型計算機總線的種類和發(fā)展SCSI總線1394總線PC／XT總線ISA總線MCA總線EISA總線VESA總線

PCI總線USB總線…...(過時)ISA（工業(yè)標準結構）

ISA基于PC／AT總線，是由IEEE（美國電氣電子工程師協(xié)會）1987年正式確立的標準。ISA槽是一個黑色的62＋36線插槽。ISA工作頻率定在8.33MHz，數(shù)據(jù)傳輸率為8.33MB／s。隨著系統(tǒng)工作頻率的迅速提高，其配用的擴展卡也逐漸被淘汰，現(xiàn)在最新的主板已開始取消ISA槽。PCI（外圍部件互連）1993年Intel發(fā)表PCI2.0版，PCI開始走進主板。PCI有32位和64位兩種，32位PCI槽124線，64位槽188線，目前常用的是32位插槽。PCI槽的時鐘頻率為33.3MHz，32位PCI的數(shù)據(jù)傳輸率為133MB／s，大大高于ISA。所以PCI問世后迅速成了擴展總線的主流，流行的擴展卡也都轉移到PCI上，如顯示卡、聲卡、網(wǎng)卡、MODEM卡等等。AGP（加速圖形端口）1996年Intel公司在PCI的基礎上專為顯示卡接口提出AGP標準。AGP使用32位數(shù)據(jù)總線，工作頻率為66.6MHzAGP1x的數(shù)據(jù)傳輸率可達266MB/s，AGP2x在一個時鐘周期的上升沿和下降沿各傳輸一次資料，其數(shù)據(jù)傳輸率可達到533MB／s，而AGP4x的理論傳輸率為1.066GB／s。IEEE1394IEEE1394是1995年由IEEE將APPLE公司高速串行總線“FIREWIRE”標準化而成，目前還在發(fā)展中。IEEE1394適用于聲音、圖像和視頻多媒體產(chǎn)品、高速打印機和掃描儀產(chǎn)品、硬盤等存儲設備、數(shù)碼攝影機、顯示器和影音錄放設備等。IEEE1394的特點標準數(shù)據(jù)傳輸率分三種：100Mbps、200Mbps和400Mbps,IEEE1394商業(yè)聯(lián)盟計劃將它提高到800Mbps、1Gbps和1.6Gbps；支持同步模式傳輸,可實現(xiàn)“準實時”的多媒體數(shù)據(jù)傳輸；連接方便，易于擴展，不必設定標識號和連接終端負載，可采用菊花鏈或樹形方式連接，所有連接的設備是平等關系，不用個人計算機介入也可形成系統(tǒng)，支持熱插拔。單根線纜最長為4.5米，最大可進行15級級聯(lián)，連接最大距離為72米；采用6股銅芯線纜，兩股用于供電，另外四股分為兩對雙絞線，接頭小巧耐用。7.4.2USB技術USB（UniversalSerialBus）通用串行總線一種連接I/O串行設備的技術標準USB是以Intel為主并有Compaq、MicroSoft、IBM、DEC、NEC、NorthernTelecom7家公司共同制定的串行接口規(guī)格。USB接口適用于低、中速的外圍設備如鍵盤、鼠標、打印機、數(shù)碼相機、調制解調器、掃描儀等。USB設備的分類USB設備分為兩類：（1）USB集線器：本身可再接其他USB外圍設備。（2）USB設備：連接在計算機上用來完成特定功能并符合USB規(guī)范的I/O設備單元，如鼠標、鍵盤等。USB的傳輸方式4種不同的數(shù)據(jù)傳輸方式：（1）等時傳輸方式以固定的傳輸速率，連續(xù)不斷傳輸數(shù)據(jù)，發(fā)生錯誤時，USB不處理，而是繼續(xù)傳送新的數(shù)據(jù)。用于需要連續(xù)傳輸，且對數(shù)據(jù)的正確性要求不高而對時間極為敏感的外部設備，如麥克風、音箱以及電話等。（2）中斷傳輸方式該方式傳送的數(shù)據(jù)量很小，但這些數(shù)據(jù)需要及時處理，以達到實時效果，此方式主要用在鍵盤、鼠標以及游戲手柄等外部設備上。

（3）控制傳輸方式處理器與USB設備的數(shù)據(jù)傳輸，包括設備控制指令、設備狀態(tài)查詢及確認命令。當USB設備收到這些數(shù)據(jù)和命令后將按照先進先出的原則按隊列方式處理到達的數(shù)據(jù)。（4）批傳輸方式用來傳輸要求正確無誤的數(shù)據(jù)。通常打印機、掃描儀和數(shù)碼相機以這種方式與主機連接。除等時傳輸方式外，其他3種方式在數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生錯誤時，都會試圖重新發(fā)送數(shù)據(jù)以保證其準確性。USB的特點數(shù)據(jù)傳輸具有1.5Mbps和12Mbps兩種方式；連接方便，易于擴展，可使用集線器進行樹形連接，連接的設備最多可達6層127個，支持熱插拔；連接的設備之間不是平等關系而是親子關系，上下游的關系明確，對上和對下的電纜插頭不一樣，而且必須用個人計算機作為主設備，各個分設備只能同主設備進行通信并受主設備的控制；單根線纜最長為5米；采用4股銅芯線纜，兩股用于供電，直接由主板提供＋5V電源，另外二股為信號線；USB2.0規(guī)范將最高速率提高到480Mbps。7.4.3SCSI接口技術小型計算機系統(tǒng)接口（SmallComputerSystemInterface）最早研制于1979年，原是為小型機的研制出的一種接口技術，但隨著電腦技術的發(fā)展，現(xiàn)在它被完全移植到了普通微機上。在計算機外部設備，尤其是存儲設備的接口方面SCSI接口和IDE接口一直是飛速發(fā)展的兩大陣營。IDE接口價格低廉，兼容性好，主板的BIOS能夠支持，使用方便，長期以來的不斷改進，使其性能也有了長足的進步，傳輸速率現(xiàn)已達到66MB/S。SCSI接口從技術和性能上說，其始終擁有著頂級設備的特征。IDE接口在PC機上擁有絕大多數(shù)的市場份額。SCSI接口卻以其優(yōu)異的性能成為高端電腦市場的絕佳選擇。二者的區(qū)別主要在于：IDE的工作方式需要CPU的全程參與SCSI接口則完全通過獨立的高速的SCSI卡來控制數(shù)據(jù)的讀寫操作。優(yōu)缺點SCSI接口優(yōu)點：1.適應面廣，在一塊SCSI控制卡上就可以同時掛接15個設備2.高性能（具有很多任務、寬帶寬及少CPU占用率等特點）3.具有外置和內置兩種

SCSI接口缺點：價格昂貴、安裝復雜7.4.4即插即用技術PlugandPlay

計算機系統(tǒng)I/O設備與部件配置的應用技術。顧名思義：插入就可用，不需要進行任何設置操作。PnP技術的產(chǎn)生由于一個系統(tǒng)可以配置多種外部設備，設備也經(jīng)常變動和更換，它們都要占有一定的系統(tǒng)資源，彼此間在硬件和軟件上可能會產(chǎn)生沖突。因此在系統(tǒng)中要正確地對它們進行配置和資源匹配；當設備撤除、添置和進行系統(tǒng)升級時，配置過程往往是一個困難的過程。PnP技術的特點(1)支持I/O設備及部件的自動配置，使用戶能夠簡單方便地使用系統(tǒng)擴充設備。(2)減少由制造商裝入的種種用戶支持和限制，簡化部件的硬件跳接設置，使I/O附加卡和部件不再具有人工跳接線設置電路。(3)在主機板和附加卡上保存系統(tǒng)資源的配置參數(shù)和分配狀態(tài)，有利于系統(tǒng)對整個I/O資源的分配和控制。(4)支持和兼容各種操作系統(tǒng)平臺，具有很強的擴展性和可移植性。(5)在一定程度上具有“熱插入”、“熱拼接”技術。7.4.5網(wǎng)絡I/O設備典型網(wǎng)絡I/O設備——網(wǎng)絡打印以往的打印模式 打印機連接到網(wǎng)上PC上，或連到文件服務器上，提供網(wǎng)絡打印服務。新的網(wǎng)絡打印 采用網(wǎng)絡打印服務器技術，打印機直接上網(wǎng)。任何數(shù)據(jù)直接送到網(wǎng)絡打印機輸出。

打印服務器還能實現(xiàn)多種網(wǎng)絡自動切換：不同網(wǎng)絡環(huán)境中的用戶都可以直接向同一臺打印機發(fā)送打印作業(yè)，打印服務器會自動識別。較強的打印管理功能：可以管理網(wǎng)絡打印驅動，而且容易安裝和管理；可以實現(xiàn)遠程登錄訪問，進行遠程打印機管理。提高工作效率。分布式的環(huán)境設置：可以安裝在網(wǎng)絡的任何地方，這種打印服務方式，就顯得更加靈活和滿足需要。7.5設備分配1.設備分配方式2.設備分配算法3.設備分配技術

7.5.1設備分配方式靜態(tài)分配：

在作業(yè)級進行的，當一個作業(yè)運行之前由系統(tǒng)一次分配滿足需要的全部設備，這些設備一直為該作業(yè)占用，直到作業(yè)撤消。這種分配不會出現(xiàn)死鎖，但設備的利用效率較低。動態(tài)分配 在進程運行的過程中進行的，當進程需要使用設備時，通過系統(tǒng)調用命令向系統(tǒng)提出設備請求，系統(tǒng)按一定的分配策略給進程分配所需設備，一旦使用完畢立即釋放。顯然這種分配方式有利于提高設備的使用效率，但會出現(xiàn)死鎖，這是應力求避免的。7.5.2設備分配算法1、先請求先服務:當有多個進程對同一設備提出Ｉ/Ｏ請求時，該算法要求把所有發(fā)出Ｉ/Ｏ請求的進程，按其發(fā)出請求的先后次序排成一個等待該設備的隊列。設備分配程序把Ｉ/Ｏ設備分配給隊列中第一個進程。2、優(yōu)先級高的優(yōu)先服務:對于先權相同的ＩＯ請求，則按先請求先分配的原則排隊。7.5.3設備分配技術

根據(jù)設備的特性把設備分成獨占設備、共享設備和虛擬設備三種。針對這三種設備采用三種分配技術:獨享分配共享分配虛擬分配獨享分配獨占型設備有行打印機，鍵盤，顯示器。磁帶機可作為獨占設備，也可作為共享設備。若對這些設備不采用獨享分配就會造成混亂。因此對獨占設備一般采用獨享分配，即當進程申請獨占設備時，系統(tǒng)把設備分配給這個進程，直到進程釋放設備。

共享分配共享設備包括磁盤，磁帶和磁鼓。對這類設備的分配是采用動態(tài)分配的方式進行的，當一個進程要請求某個設備時，系統(tǒng)按照某種算法立即分配相應的設備給請求者，請求者使用完后立即釋放。

虛擬分配系統(tǒng)中獨占設備的數(shù)量總是有限的，這些獨占設備一旦分配給某個進程往往只有很少時間在工作，許多時間一直處于空閑狀態(tài)。而別的進程又因得不到相應的設備而不能運行，因此嚴重地影響到整個計算機系統(tǒng)的效率。從另一個角度來說，獨占設備一般是低速的，若采用聯(lián)機操作，也會增加進程的運行時間，影響計算機系統(tǒng)的效率。為提高計算機系統(tǒng)的效率，提出了在高速共享設備上模擬低速設備功能的技術，稱為虛擬設備技術。

虛擬分配是針對虛擬設備而言的。其實現(xiàn)的過程是:

當用戶(或進程)申請獨占設備時。系統(tǒng)給它分配共享設備的一部分存儲空間。當程序要與設備交換信息時，系統(tǒng)就把要交換的信息存放在這部分存儲空間。在適當?shù)臅r候再將存儲空間的信息傳輸?shù)较鄳脑O備上去處理。如系統(tǒng)打印信息時，就把要打印的信息送到某個存儲空間中去，然后由系統(tǒng)在適當時機把存儲空間上的信息送到打印機上打印出來。這個時機可能是打印機空閑或打印機完成了一用戶的信息輸出之后。通常人們把共享設備中代替獨占設備的那部分存儲空間和相應的控制結構稱為虛擬設備，并把對這類設備的分配稱作虛擬分配。SPOOLing系統(tǒng)Simultaneaus

PeriphernalOperationsOn-Line(外部設備同時聯(lián)機操作）。在單道批處理時期，用脫機I/O可以提高CPU利用率。多道出現(xiàn)后可以利用一道程序來模擬脫機I/O中的衛(wèi)星機，這樣可實現(xiàn)在主機控制下的脫機I/O功能。我們把這種在聯(lián)機情況下實現(xiàn)的同時外圍操作稱為SPOOLing，也稱為假脫機操作。SPOOLing系統(tǒng)的組成1.輸入井和輸出井2.輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)3.輸入進程和輸出進程SPOOLing系統(tǒng)工作原理作業(yè)執(zhí)行前預先將程序和數(shù)據(jù)輸入到輸入井中作業(yè)運行后，使用數(shù)據(jù)時，從輸入井中取出作業(yè)執(zhí)行不必直接啟動外設輸出數(shù)據(jù)，只需將這些數(shù)據(jù)寫入輸出井中作業(yè)全部運行完畢，再由外設輸出全部數(shù)據(jù)和信息好處：實現(xiàn)了對作業(yè)輸入、組織調度和輸出的統(tǒng)一管理使外設在CPU直接控制下，與CPU并行工作（假脫機）示意圖輸入裝置輸入裝置通道通道輸出裝置輸出裝置通道

主機系統(tǒng)輸入管輸