windows操作系统之设备管理解析课件.ppt
《windows操作系统之设备管理解析课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《windows操作系统之设备管理解析课件.ppt(48页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、Windows-设备管理,Windows I/O系统,Windows I/O系统由若干执行体组件与设备驱动程序构成,联合起来管理硬件设备,并向应用程序和系统提供接口以操纵硬件设备。 Windows I/O系统的设计目标是为应用程序提供一个有关设备的抽象,包括硬件(物理)设备和软件(虚拟或逻辑)设备。,I/O管理器I/O管理器是I/O系统的核心;它将应用程序和系统组件与虚拟的、逻辑的和物理的设备连接起来,并定义了基础设施来支持设备驱动程序。 设备驱动程序设备驱动程序通常为某一种特定类型的设备提供I/O接口;设备驱动程序接收来自I/O管理器传送来的命令,完成这些命令,然后通知I/O管理器;设备驱动
2、程序通常使用I/O管理器来向其他的共享统一设备接口的设备驱动程序转送I/O命令。,PnP管理器PnP管理器与I/O管理器及总线驱动程序(bus driver)一起工作,以指导硬件资源的分配,检测并响应硬件设备的加入和移除。PnP管理器和总线驱动程序负责在检测到一个设备时,加载该设备的驱动程序。当一个设备被加入到缺乏正确设备驱动程序的系统中时,执行体PnP管理器将请求用户模式PnP管理器的设备安装服务。,电源管理器电源管理器与I/O管理器一起工作,以指导系统和各个单独的设备驱动程序能够经历电源状态的转变。系统电源状态描述整体系统的能源消耗,包括系统工作状态、系统休眠状态及系统关机状态等。 硬件抽
3、象层HALHAL提供一组API,将不同平台之间的差异隐藏起来,从而使驱动程序与处理器和中断控制器的特殊性相互隔离开。,一组Windows管理规范(WMI)支持例程即Windows驱动程序模型(WDM)WMI提供者,主要用于系统管理和监视。设备驱动程序可以使用WDM WMI提供者作为中间媒介与用户模式的WMI服务进行通信。 同时需要注意的是:Windows操作系统是分态的操作系统,用户应用程序运行在用户态,操作系统代码(如系统服务和设备驱动程序)在核心态下运行。,用户态程序只能调用Windows子系统提供的API来同设备交互,当请求传递到I/O管理器时,它进行必要的参数匹配和操作安全性检查,然后
4、由这个请求构造出合适的I/O请求包(IRP),并把此IRP传递到适当的驱动程序去,并给应用程序一个消息,通知这次I/O操作还没完成。 驱动程序一般是通过硬件抽象层来和硬件交互,从而完 成I/O请求工作。 驱动程序完成I/O操作后,它将调用一个特殊的内核服务 例程来完成IRP。这时,I/O管理器把数据和结果返回给 Windows和用户应用程序。,I/O控制方式,程序I/O方式 中断驱动I/O控制方式 DMA I/O控制方式 I/O通道控制方式,程序I/O方式,向I/O控制器发读命令,读I/O控制器的状态,检查状态?,从I/O控制器中读入字,向存储器中写字,传送完成?,下一条指令,完成,CPUI/
5、O,I/OCPU,I/OCPU,出错,CPU内存,未完,未就绪,就绪,中断驱动I/O控制方式,向I/O控制器发读命令,读I/O控制器的状态,检查状态?,从I/O控制器中读入字,向存储器中写字,传送完成?,下一条指令,完成,CPUI/O,I/OCPU,I/OCPU,出错,CPU内存,未完,就绪,CPU做其它事,中断,DMA控制方式,设置MAR和DC初值,启动DMA传送命令,挪用存储器周期传送数据字,存储器地址增1 字计数寄存器减1,DC=0?,请求中断,在继续执行用户程序的同时,准备又一次传送,否,是,I/O通道控制方式,简介:I/O通道方式是DMA方式的发展,可进一步减少 CPU的干预,把对一
6、个数据块的读(或写)为单位的干 预减少为对一组数据块的读(或写)及有关的控制和管 理为单位的干预。通道时负责外围设备与主存之间进行 数据交换、能单独完成输入输出操作的处理机。它控制 设备与内存直接进行数据交换,它有自己的通道指令, 这些通道指令的运行由CPU启动,并在操作结束时向CPU 发出中断信号。 通道程序由一系列通道指令所构成,通道指令的每条指 令中包含如下信息:操作码;内存地址;计数; 通道程序结束位P;记录结束标志R。,工作流程:CPU向I/O通道发送一条I/O指令,以给出其所要执行的通道程序的首址和要访问的I/O设备,通道程序接到该指令后,通过执行通道程序便可完成CPU指定的I/O
7、任务。 I/O通道控制方式的优点:实现CPU、通道和I/O设备三者的并行操作,执行一个通道程序可以完成几批I/O操作,更有效地提高整个系统的资源利用率。,缓冲管理,缓冲技术:1.发送请求发出一段时间后才执行输出传送 ; 2.输入请求发出之前就执行输入传送。 缓冲的引入的作用: 1.缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。 2.减少对CPU的中断频率, 放宽对CPU中断响应时间的限制 3.提高CPU和I/O设备之间的并行性。,0.1ms,0.8ms,0.8ms,单缓冲(Single Buffer),Max(C,T)+M,双缓冲(Double Buffer),Max(C,T),双机通信时缓冲区的
8、设置,循环缓冲,公用缓冲池(Buffer Pool),缓冲池的组成:对于既可用于输入又可用于输出的公用缓冲池, 其中至少应含有以下三种类型的缓冲区: 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。 为了管理上的方便,可将相同类型的缓冲区链成一个 队列,于是可形成以下三个队列: (1)空缓冲队列emq。 (2)输入队列inq。 (3)输出队列outq。,Getbuf过程和Putbuf过程 Procedure Getbuf(type) begin Wait(RS(type);Wait(MS(type); B(number)=Takebuf(type); Signal(MS(typ
9、e); end Procedure Putbuf(type, number) beginWait(MS(type); Addbuf(type, number); Signal(MS(type); Signal(RS(type); end,缓冲区的工作方式,I/O软件的设计目标,I/O软件的总目标:高效率:确保I/O设备与CPU的并发性。通用性:提供简单抽象清晰和统一的接口。I/O软件的具体目标:与具体设备无关统一命名:不同的OS命名规则不一样。错误处理:越底层处理越好缓冲技术设备的分配和释放I/O控制方式,I/O软件的层次结构,中断处理程序,中断程序的功能:进程上下文的切换、中断源的测试、读取
10、设备状态和修改进程状态。中断程序的过程:唤醒被阻塞的驱动程序保护中断进程的CPU环境转入响应的设备处理程序中断处理恢复被中断的进程现场,中断现场保护示意图,中断处理流程图,设备驱动程序,设备驱动程序的功能 : (1) 接收由I/O进程发来的命令和参数, 并将命令中的抽象要求转换为具体要求 (2) 检查用户I/O请求的合法性,了解I/O设备的状态,传 递有关参 数,设置设备的工作方式。 (3) 发出I/O命令,如果设备空闲,便立即启动I/O设备去 完成指定的I/O操作;如果设备处于忙碌状态,则将请 求者的请求块挂在设备队列上等待。 (4) 及时响应由控制器或通道发来的中断请求并进行处理。 (5)
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- windows 操作系统 设备管理 解析 课件
链接地址:https://www.31ppt.com/p-1481618.html