湛江网站建设推广,金融app开发,博罗网站建设公司,怎么制作游戏app软件0.关注博主有更多知识
操作系统入门知识合集
目录
1.设备管理概念
2.SPOOLing技术
1.设备管理概念
在计算中#xff0c;除CPU、内存以外的所有设备统称为外设#xff0c;即外部设备#xff0c;例如鼠标、键盘、打印机、摄像头、磁盘、硬盘......那么这些只需要连接到计…0.关注博主有更多知识
操作系统入门知识合集
目录
1.设备管理概念
2.SPOOLing技术
1.设备管理概念
在计算中除CPU、内存以外的所有设备统称为外设即外部设备例如鼠标、键盘、打印机、摄像头、磁盘、硬盘......那么这些只需要连接到计算机便可使用那么操作系统是如何管理这些设备的呢
设备的分类 1.按交互对象分类 1)人机交互设备显示设备、键盘、鼠标、打印机 2)与CPU交互的设备磁盘、磁带、传感器、控制器 3)计算机之间的通信设备网卡、调制解调器(光猫) 2.按交互方向分类 1)输入设备键盘、鼠标、扫描仪 2)输出设备显示设备、打印机 3)双向设备硬盘、软盘、网卡 3.按外设特性分类; 1)使用特征存储、输入、输出 2)数据传输速率低速(例如键盘)、中速(例如打印机)、高速(例如网卡、磁盘) 3)信息组织特征字符设备(例如打印机)、块设备(例如磁盘)、网络设备。其中字符设备以字节为单位进行数据传送块设备以块为单位进行数据传送操作系统当中有缓冲区
这些设备与计算机的交互原理是千变万化且复杂的这里不再赘述。
设备管理的主要功能 1.设备分配 2.设备映射 3.设备驱动
设备分配 1.设备分配功能是操作系统对设备管理的基本任务 2.设备分配程序按照一定的策略为申请设备的进程分配设备并记录设备的使用情况。操作系统需要一定的策略来分配设备因为设备往往只有一份如果分配的策略不合理就会造成进程对设备的资源竞争导致死锁。
设备映射 1.物理设备I/O系统中实际安装的设备它具有一个很长的序列号用来标识唯一的物理名 2.逻辑设备(虚拟设备)应用软件(进程)使用的设备该逻辑设备具有一个简短的友好名来表示该设备 3.设备映射功能 1)设备管理模块将逻辑设备映射到物理设备即应用软件使用的设备都是逻辑设备(虚拟设备) 2)从应用软件的角度看逻辑设备是一类物理设备的抽象 3)从设备管理模块的角度看物理设备是逻辑设备的实例
设备独立性 1.物理设备对于用户来说是透明的(即用户不可见)用户使用统一规范的方式使用设备 2.用户编程时使用设备的逻辑名由操作系统实现逻辑设备到物理设备的转换
Linux友好名例子实际上在Linux当中有一切皆文件的概念即Linux将所有设备当成文件处理那么调用open打开指定的文件时就是在某种意义上就是在使用设备
#include sys/types.h
#include sys/stat.h
#include fcntl.h
#include string.h
#include stdio.h
#include unistd.hint main()
{// Linux下一切皆文件int fd open(./hello.txt,O_RDONLY);if(fd ! -1){// 这里只是个举例char buffer[64];int n read(fd,buffer,sizeof(buffer));if(n 0){buffer[n] 0;printf(%s\n,buffer);}}return 0;
}
设备驱动 1.驱动程序对物理设备进程控制使用[IN/OUT]指令实现对物理设备的I/O控制 2.驱动程序用户软件的服务请求(例如读写命令)转换为具体的I/O指令以完成对物理设备的控制 3.用户使用驱动程序提供的统一接口来控制设备也就是说用户不需要使用[IN/OUT]指令驱动程序内部将自动完成命令转化的工作。驱动程序提供的接口例如read、write、open......(以Linux为例) 4.特点 1)设备驱动程序与硬件密切相关 2)每类设备都要配置特定的驱动程序 3)驱动程序一般由设备厂商根据操作系统的要求编写 4)操作系统仅对设备驱动的接口提出要求(操作系统不关系硬件是如何实现的只关系驱动程序)
2.SPOOLing技术
在谈SPOOLing系统之前先介绍一下设备分配的方法 1.独占设备的分配 2.共享设备的分配 3.虚拟分配
独占设备分配 1.任意一个设备在任意时刻只能被一个进程占用 2.进程要使用设备时首先向操作系统申请如果申请成功则正常使用该设备申请失败进入阻塞状态。当设备可用时操作系统唤醒因为申请设备失败而阻塞的进程进程使用设备结束之后必须及时释放该设备 3.独占设备的分配过程申请——使用——释放 进程申请设备-操作系统分配设备-进程发送使用命令-操作系统将该命令转发到驱动程序让驱动程序控制设备完成一次I/O传输-进程释放设备-操作系统回收设备。在这个过程当中进程一旦申请设备成功在其释放设备资源之前一直独占该设备
共享设备分配共享设备包括所有的块设备即传输数据时以块为单位 1.宏观上一个共享型设备可以被多个进程同时占用 2.微观上多个进程交替使用同一设备 3.进程使用该类设备时无需申请或释放设备也不存在某个进程占用设备的问题 4.共享设备的分配过程 1)进程使用共享型设备时不需要申请设备资源 2)实际上I/O期间只能有一个进程使用设备。因此进程使用共享型设备之前有一个隐含的申请命令使用设备结束时有一个隐含的释放命令。也就是说在进程与设备进行I/O期间必须保证排他性即必须保证互斥 3)使用共享型设备的过程中进程也可能进入阻塞状态
虚拟分配 1.虚拟技术在一类物理设备上模拟另一类物理设备的技术。即借助辅存的部分区域模拟独占设备将独占设备转化为共享设备 2.虚拟设备 1)用来模拟独占设备的部分辅存称为虚拟设备也就是以辅存的部分空间虚拟化独占设备 2)输入井模拟输入设备的辅存区域 3)输出井模拟输出设备的辅存区域 3.虚拟分配 1)当进程需要与独占设备交换信息时就采用虚拟技术将该独占设备虚拟化成对应的虚拟设备(即部分辅存空间)将该虚拟设备分配给进程 2)操作系统使用SPOOLing技术实现对独占设备的虚拟化和虚拟设备的分配。SPOOLlingSimultaneous Periphernal Operations OnLine即外部设备同时联机操作是一种假脱机输入/输出操作。何为脱机即脱离主机的控制进行I/O操作。而假脱机指的是进行I/O操作系统不脱离主机但是能达到脱机的效果。 4.SPOOLing例子 如上图图(2)输入监控进程和输出监控进程模拟脱机系统的卫星机。用户进程将输出数据先送到输出井当输出设备空闲时再将输出井的数据经过输出缓冲区送到输出设备上同理输入设备将输入的数据先送到输入井再送给用户进程。
SPOOLing结构 1.输入井和输出井由辅存开辟的两个存储区域模拟而成 2.输入缓冲区和输出缓冲区这些缓冲区在内存当中开辟。输入缓冲区暂存输入数据后面再送到输入井输出缓冲区暂存输出数据后面再送到输出设备 3.输入监控进程和输出监控进程输入监控进程模拟脱机输入的卫星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。当用户进程需要数据时直接从输入井读取数据输出监控进程模拟脱机输出的卫星机将用户进程要输出的数据先送到输出井当输出设备空闲时将数据送到输出缓冲区再送到输出设备上。
SPOOLing原理假设用户进程的任务为先设备读数据再向写设备数据 1.预先将程序和数据送到输入井中 2.需要使用数据时从输入井取出数据 3.需要输出数据时将数据写入输出井 4.设备空闲时将要输出的数据从输出井输出到输出设备上
综上SOOLing技术提高了I/O的效率将独占设备虚拟成了共享设备实现了虚拟设备的功能。
