清华linux电子教案第5章

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第5章 设 章5.1 设备介绍 5.2 数据传输 5.3 I/O软件原理 软件原理 5.4 小结 习题

备

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计算机系统中所有的软硬件都是由操作系统控制和 管理的,其中除了CPU和内存之外的几乎所有硬件 管理的,其中除了 和内存之外的几乎所有硬件 通常统称为外部设备. 通常统称为外部设备.操作系统中设备管理的任务 是负责控制并操纵所有的设备, 是负责控制并操纵所有的设备,实现不同外部设备 之间,外部设备和内存以及CPU之间的数据传输, 之间的数据传输, 之间,外部设备和内存以及 之间的数据传输 使它们协同工作,在获得最佳效率,提供良好服务 使它们协同工作,在获得最佳效率, 的同时, 的同时,尽可能地提供统一的用户命令和函数调用 接口,对用户屏蔽不同设备之间的差异. 接口,对用户屏蔽不同设备之间的差异. 等操作系统中, 在Linux等操作系统中,所有的设备统一当作文件来 等操作系统中 处理,称为设备文件,和其他文件一样, 处理,称为设备文件,和其他文件一样,这种文件 可以使用处理文件的标准系统调用打开, 可以使用处理文件的标准系统调用打开,关闭和读 写.

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操作系统设备管理部分通常也采用分层结构,底层 操作系统设备管理部分通常也采用分层结构, 是设备相关部分,直接和相应的设备打交道, 是设备相关部分,直接和相应的设备打交道,负责 设备的具体控制,并向上层提供一致的访问接口, 设备的具体控制,并向上层提供一致的访问接口, 通常称为设备驱动程序.上层通常是和设备无关的, 通常称为设备驱动程序.上层通常是和设备无关的, 这个部分接受来自上层的具体访问请求, 这个部分接受来自上层的具体访问请求,并根据实 际情况把这些访问请求转向具体的设备驱动程序接 和设备进行通信,接受驱动程序的执行结果. 口,和设备进行通信,接受驱动程序的执行结果. 本章简要介绍设备管理中数据传输控制的基本原理, 本章简要介绍设备管理中数据传输控制的基本原理, 并以此为基础,学习设备分配概念及设备驱动程序. 并以此为基础,学习设备分配概念及设备驱动程序.

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5.1 设备介绍操作系统中用于设备管理的内核代码在整个内核中 是数量最多的部分. 是数量最多的部分.外部设备给用户提供进行计算 机基本操作以及完成各种特定功能的接口, 机基本操作以及完成各种特定功能的接口,用户需 要交给计算机处理的所有数据都必须通过特定的外 部设备来传输到内存和CPU. 部设备来传输到内存和 . 设备可以被简单地看作是由机械部分和电子部分组 在微机系统中, 成.在微机系统中,控制器一般都有自己的控制和 状态寄存器,独立于系统的内存空间, 状态寄存器,独立于系统的

内存空间,所有设备的 寄存器组成计算机的输入/输出空间 称为I/O空 输出空间( 寄存器组成计算机的输入 输出空间(称为 空 ),操作系统通过设备驱动程序访问 空间, 操作系统通过设备驱动程序访问I/O空间 间),操作系统通过设备驱动程序访问 空间, 管理设备控制器,由控制器具体操纵设备完成预定 管理设备控制器, 的任务. 的任务.

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5.1.1 设备分类 外部设备可以按照不同的标准进行分类. 外部设备可以按照不同的标准进行分类.从普通用 户的角度,按照设备的使用特性来划分, 户的角度,按照设备的使用特性来划分,普通微机 的外部设备主要包括存储设备和输入输出设备. 的外部设备主要包括存储设备和输入输出设备. 从操作系统管理的角度来看,按照设备传输信息的 从操作系统管理的角度来看, 组织形式,外部设备可以划分为字符设备, 组织形式,外部设备可以划分为字符设备,块设备 和网络设备.这也是Linux操作系统进行设备管理 和网络设备.这也是Linux操作系统进行设备管理 过程中的划分方式. 过程中的划分方式. Linux系统中,每一个设备对应于一个设备文件,具 系统中, 系统中 每一个设备对应于一个设备文件, 有独立的设备号. 有独立的设备号.主设备号描述相应的设备驱动程 序,从设备号用来区分同一驱动程序控制下的不同 设备实例. 设备实例.

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5.1.2 设备实例 设备实例——磁盘 磁盘 磁盘是计算机系统中最常见的存储设备, 磁盘是计算机系统中最常见的存储设备,IDE磁盘是 磁盘是 现在PC上使用最广泛的硬盘类型 每个IDE控制卡 上使用最广泛的硬盘类型, 现在 上使用最广泛的硬盘类型,每个 控制卡 支持两个独立的盘(可以是硬盘,光驱等), ),每个 支持两个独立的盘(可以是硬盘,光驱等),每个 盘在Linux里表现为独立的块设备. 里表现为独立的块设备. 盘在 里表现为独立的块设备 操作系统本身以及大量的用户数据都存放在磁盘中, 操作系统本身以及大量的用户数据都存放在磁盘中, 同时,Linux系统还使用一部分磁盘空间作为内存 同时,Linux系统还使用一部分磁盘空间作为内存 交换空间,实现虚拟内存管理. 交换空间,实现虚拟内存管理.所有实际的磁盘都 由多层盘片组成, 由多层盘片组成,磁盘的物理结构示意图参看图 5.1.磁盘的扇区个数,磁头个数和柱面个数三个 .磁盘的扇区个数, 数据称为磁盘的基本几何参数. 数据称为磁盘的基本几何参数.如果知道每个扇区 的具体容量(单位扇区容量 …… 此处隐藏：4459字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……