【正文】 – 使用，使用， … ，使用 – 特征 – 來自文件系統(tǒng)； – 每次讀（寫）一塊； – 通常經(jīng)過緩沖； – 排隊(duì)優(yōu)化。 – 使用 – 分配通道； IO操作；釋放通道 設(shè)備驅(qū)動(dòng) ? 通道程序 ? CCW指令序列 ? 靜態(tài)編制或動(dòng)態(tài)生成 ? 設(shè)備啟動(dòng) ? 通道啟動(dòng) ? 中斷處理 ? 通道向 CPU發(fā)的中斷 設(shè)備驅(qū)動(dòng) 設(shè)備 CAW CCW CDW CSW CCW1 CCW2 … CCWi ... CCWn 數(shù)據(jù)區(qū) ... 形成通道程序 ... 地址 ?CAW ... 啟動(dòng)通道 ... 中斷處理 ... 啟動(dòng) 中斷 內(nèi)存 CPU 通道 設(shè)備驅(qū)動(dòng) 設(shè)備 CAW CCW CDW CSW CCW1 CCW2 … CCWi ... CCWn 數(shù)據(jù)區(qū) ... 形成通道程序 ... 地址 ?CAW ... 啟動(dòng)通道 ... 中斷處理 ... 啟動(dòng) 中斷 內(nèi)存 CPU 通道 設(shè)備驅(qū)動(dòng) 設(shè)備 CAW CCW CDW CSW CCW1 CCW2 … CCWi ... CCWn 數(shù)據(jù)區(qū) ... 形成通道程序 ... 地址 ?CAW ... 啟動(dòng)通道 ... 中斷處理 ... 啟動(dòng) 中斷 內(nèi)存 CPU 通道 設(shè)備驅(qū)動(dòng) 設(shè)備 CAW CCW CDW CSW CCW1 CCW2 … CCWi ... CCWn 數(shù)據(jù)區(qū) ... 形成通道程序 ... 地址 ?CAW ... 啟動(dòng)通道 ... 中斷處理 ... 啟動(dòng) 中斷 內(nèi)存 CPU 通道 設(shè)備調(diào)度 ? 優(yōu)化服務(wù)順序 ? 考慮因素 ? 公平性 ? 防止餓死 ? 高效性 ? 減少磁盤引臂移動(dòng)量 磁盤引臂調(diào)度 (disk head scheduling) ? 先到先服務(wù)（ FCFS） ? 請(qǐng)求序列： 130， 42， 180， 15， 108， 68， 97 0 15 42 53 68 97 108 130 180 199 移動(dòng)量 : (13053)+(13042)+(18042)+(18015)+(10815)+(10868)+(9768)=630 磁盤引臂調(diào)度 (disk head scheduling) ? 最短尋找時(shí)間優(yōu)先（ SSTF） ? 請(qǐng)求序列： 130， 42， 180， 15， 108， 68， 97 0 15 42 53 68 97 108 130 180 199 移動(dòng)量 : (5342)+(18042)+(18015)=314 磁盤引臂調(diào)度 (disk head scheduling) ? SCAN（ LOOK） – 請(qǐng)求序列： 130， 42， 180， 15， 108， 68， 97 SCAN移動(dòng)量 : (530)+(1800)=233 LOOK移動(dòng)量 : (5315)+(18015)=203 0 15 42 53 68 97 108 130 180 199 Look Scan 磁盤引臂調(diào)度 (disk head scheduling) ? CSCAN（ CLOOK） – 請(qǐng)求序列： 130， 42， 180， 15， 108， 68， 97 特點(diǎn)：所有磁道地位最長(zhǎng)等待時(shí)間相同 問題： diskhead stickiness（磁頭粘性） 0 15 42 53 68 97 108 130 180 199 CLook CScan 磁盤引臂調(diào)度 (disk head scheduling) ? Nstep SCAN（ N步掃描） ? 將磁盤請(qǐng)求隊(duì)列分為若干個(gè)長(zhǎng)度為 N的子隊(duì)列，每個(gè)隊(duì)列內(nèi)采用 SCAN算法 ? 例子：磁道由外向內(nèi)編號(hào) 099,磁頭當(dāng)前位置 20,向內(nèi)移動(dòng) ,N=4 ? 12, 5, 7, 30, 60, 77, 13, 26, 61, 80, 53, 66 ? 20→ 30→ 12→ 7→ 5→ 13→ 26→ 60→ 77→ 80→ 66→ 61 → 53 ? 當(dāng) N很大時(shí)，接近 SCAN算法 ? 當(dāng) N=1時(shí)，蛻化為 FCFS算法 磁盤引臂調(diào)度 (disk head scheduling) ? FSCAN（ Freezing SCAN，凍結(jié)掃描 ) ? 將磁盤請(qǐng)求分為兩個(gè)子隊(duì)列， ? 服務(wù)隊(duì)列 ? 請(qǐng)求隊(duì)列 ? 用 SCAN算法掃描服務(wù)隊(duì)列，并為請(qǐng)求服務(wù)，服務(wù)期間新到達(dá)的請(qǐng)求入請(qǐng)求隊(duì)列 ? 掃描完成后交換兩個(gè)隊(duì)列的地位 磁盤 I/O參數(shù) ? 首先分析一下讀 /寫一個(gè)磁盤塊需要多少時(shí)間。它一般由如下三個(gè)因素確定 ： ? 尋道時(shí)間（ seek time）：將磁盤引臂移動(dòng)到指定柱面所需要的時(shí)間； ? 旋轉(zhuǎn)延遲（ rotational delay）：指定扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭下的時(shí)間； ? 傳輸時(shí)間（ transfer time）：讀 /寫一個(gè)扇區(qū)的時(shí)間 。 磁盤 I/O參數(shù) ? 尋道時(shí)間 Ts計(jì)算公式如下： ? Ts=m n﹢ s ? 其中， n為跨越磁道數(shù)， m為跨越一個(gè)磁道所用時(shí)間， s為啟動(dòng)時(shí)間。 ? 旋轉(zhuǎn)延遲 Tr計(jì)算公式如下： ? Tr=1/(2r) ? 其中， r為磁盤轉(zhuǎn)速。該公式給出的是平均旋轉(zhuǎn)延遲，它是磁盤旋轉(zhuǎn)一周時(shí)間的一半，即旋轉(zhuǎn)半周所花費(fèi)的時(shí)間。 磁盤 I/O參數(shù) ? 傳輸時(shí)間 Tt計(jì)算公式如下： ? Tt=b/(rN) ? 其中， b為讀 /寫字節(jié)數(shù)， r為磁盤轉(zhuǎn)速， N為一條磁道上的字節(jié)數(shù)。 磁盤 I/O參數(shù) ? 因此，可將訪問時(shí)間 Ta表示為： ? 訪問磁盤通常是以扇區(qū)（塊）為單位的，令 M為一個(gè)磁道上扇區(qū)的個(gè)數(shù)，則一個(gè)扇區(qū)的訪問時(shí)間為： rNbrsnmTTTT trsa ???????? 21rMrsnmTTTT trsa121 ???????? 例題 ? 例 81．設(shè)有一個(gè)只有一個(gè)移動(dòng)磁頭的磁盤，磁道由外向內(nèi)編號(hào) 0、 … 、 199，磁頭移動(dòng)一個(gè)磁道所需時(shí)間為 1ms，每個(gè)磁道有 100個(gè)扇區(qū)，磁盤轉(zhuǎn)速6000r/m。采用 CLOOK引臂調(diào)度算法，當(dāng)前引臂位置處于第 100磁道，當(dāng)前移動(dòng)方向由外向內(nèi)，并規(guī)定引臂向內(nèi)掃描時(shí)為路經(jīng)請(qǐng)求服務(wù)。對(duì)于如下磁道請(qǐng)求1 8 70、 30，每個(gè)請(qǐng)求訪問對(duì)應(yīng)磁道上的一個(gè)扇區(qū)，問： ? (1)給出引臂移動(dòng)序列，計(jì)算引臂移動(dòng)量和尋道時(shí)間，忽略啟動(dòng)時(shí)間； ? (2)計(jì)算平均旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間； ? (3)計(jì)算傳輸時(shí)間； ? (4)計(jì)算所有訪問處理時(shí)間。 例題 ? 解答： ? (1)磁盤引臂移動(dòng)序列為 : 100→ 120→ 30→ 70→ 85，跨越磁道數(shù)： 20+90+40+15=165。共需尋道時(shí)間165 1ms=165ms. ? (2) 1次訪盤的旋轉(zhuǎn)延遲為：Tr=1/(2r)=1/(2 (6000/m))=1/(2 (100/s))=5ms， 4次訪盤的旋轉(zhuǎn)延遲為 4 5ms=20ms. ? (3) 1次訪盤的傳輸時(shí)間為：Tt=1/(rM)=1/((6000/m) 100)=1/((100/s)100)=， 4次訪盤的傳輸時(shí)間為4 =. ? (4)所有訪問處理時(shí)間 =165+20+=(ms)。 緩沖技術(shù) ? 設(shè)備 處理數(shù)據(jù)到達(dá)與離開速度不一致所采用的技術(shù) 。 ? Buffering vs. Caching ? buffering: one data copy ? caching: multiple data copy (slow多 , fast少 ) ? 硬緩沖與軟緩沖 ? 硬緩沖區(qū)通常設(shè)在設(shè)備中 ? 軟緩沖區(qū)通常設(shè)在內(nèi)存系統(tǒng)空間中 ? 私用緩沖與公共緩沖 ? 一個(gè)緩沖區(qū)與一個(gè)固定設(shè)備相聯(lián)系，不同設(shè)備使用不同的緩沖區(qū) ? 利用率低 ? 緩沖區(qū)由系統(tǒng)統(tǒng)一管理，按需要?jiǎng)討B(tài)分派給正在進(jìn)行 I/O傳輸?shù)脑O(shè)備 空緩沖 空緩沖 空緩沖 ... head 共 n個(gè) Var buf_num:semaphore。 (init n) mutex:semaphore。 (init 1) 1. 申請(qǐng) 2. 釋放 (1) P(buf_num) P(mutex) (2) P(mutex) 空緩沖入鏈尾 (3) 取鏈頭空緩沖 V(mut