设备管理方法与信息化课程.ppt

设备管理是操作系统的核心组成部分，主要负责计算机系统中除CPU和主存储器之外的所有硬件设备的有效管理和使用。这一领域的知识涵盖了设备的概念、分类、管理方法以及I/O设备的控制与驱动技术。 设备管理首先涉及到设备的概念，它不仅指实际进行输入/输出操作的物理设备，如键盘、显示器、硬盘等，还包括支持这些设备工作的硬件部件和控制软件。设备可以按照功能、数据组织方式、管理模式和资源属性进行分类。例如，按照功能分为输入设备（如鼠标、扫描仪）、输出设备（如打印机、显示器）、存储设备（如硬盘、闪存）等。按数据组织方式分为块设备（如硬盘）和字符设备（如键盘、串口）。按管理模式分为物理设备（实际硬件）和逻辑设备（虚拟设备，如虚拟磁盘）。按资源属性分为独占设备（如打印机）、共享设备（如磁盘）和虚拟设备（通过技术如SPOOLING实现的设备模拟）。 SPOOLING（Simultaneous Peripheral Operations On Line）技术是将独占设备转变为共享设备的一种方法，通过将设备I/O操作与实际的物理操作分离，实现多个进程的并发访问。它利用磁盘作为缓冲区，将输入输出请求形成一个队列，使得多个进程可以同时进行I/O操作，提高了系统效率和资源利用率。 I/O设备的控制与驱动技术包括硬件层面的控制驱动和软件层面的驱动程序。硬件控制驱动是设备厂商提供的，与设备特性紧密相关。软件驱动程序则分为多层，如中断处理程序、设备驱动程序、操作系统I/O原语和用户级软件。中断处理程序响应I/O请求，设备驱动程序处理特定设备的细节，I/O原语提供与设备无关的高层接口，而用户级软件则通过这些接口与设备交互。 设备管理的设计要求包括为用户提供简洁易用的设备接口，提高设备利用率，以及实现程序与设备的无关性，使得物理设备的更换不会影响到用户程序的执行。设备管理的任务包括设备的配置、资源分配、设备驱动的编写和维护、设备的故障处理以及设备的安全管理等。 为了实现这些目标，操作系统会使用设备控制表来记录设备状态，并通过设备驱动程序进行硬件操作。设备的分配策略，如轮转、优先级分配等，有助于优化设备使用。此外，设备的虚拟化技术可以创建逻辑设备，进一步提升设备的灵活性和利用率。 总的来说，设备管理方法与信息化课程关注的是如何高效、安全地管理计算机系统的各种硬件资源，以满足用户需求并优化系统性能。通过深入理解和应用这些知识，可以构建出更强大、更可靠的计算环境。