【正文】 禁止對(duì)特殊文件的直接使用、提高了使用效率 打印機(jī)的 SPOOLing值班進(jìn)程 網(wǎng)絡(luò)的 SPOOLing值班進(jìn)程 SPOOLing技術(shù)今天仍被廣泛使用 ? 網(wǎng)絡(luò)文件傳送 先把文件送到網(wǎng)絡(luò) SPOOLing目錄，然后網(wǎng)絡(luò)值班進(jìn)程把它取出并傳遞到目標(biāo)地址 ? Inter電子郵件系統(tǒng) 為了寄郵，調(diào)用電子郵件程序 待發(fā)信存在 SPOOLing中供以后傳輸 ? 注意： SPOOLing只提高設(shè)備利用率，縮短用戶程序執(zhí)行時(shí)間，并不提高 CPU利用率 （ 1） 定義：通道是獨(dú)立于 CPU的專門(mén)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)輸入 /輸出傳輸工作的處理機(jī)，對(duì)外部設(shè)備實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，代替 CPU對(duì)輸入 /輸出操作進(jìn)行控制，從而使輸入，輸出操作可與 CPU并行操作。然而，實(shí)際從驅(qū)動(dòng)器出來(lái)的卻是一連串的位流，以一個(gè)頭標(biāo)（ preamble）開(kāi)始，然后是一個(gè)扇區(qū)的 4096位（ 512 8），最后是檢查和或錯(cuò)誤校驗(yàn)碼（ Error— C一 C： ECC）。它們被一起送入控制器的寄存器中 當(dāng)控制器接受一條命令后，可獨(dú)立于 CPU完成指定操作， CPU可以轉(zhuǎn)去執(zhí)行其它運(yùn)算。它可將若干扇區(qū)合成一個(gè)邏輯塊。而在其它情況下，命令執(zhí)行不必延遲就很快完成 雖然 I／ O軟件中一部分是設(shè)備專用的，但大部分軟件是與設(shè)備無(wú)關(guān)的。用戶在編寫(xiě)使用軟盤(pán)或硬盤(pán)上文件的程序時(shí)，無(wú)需為不同的設(shè)備類型而修改程序就可以使用 與設(shè)備獨(dú)立性密切相關(guān)的是統(tǒng)一命名這一目標(biāo)。第七章設(shè)備管理 ? 概述 ? I/O軟件的組成 ? I/O硬件特點(diǎn) ? 有關(guān)技術(shù) ? 設(shè)備處理 ? 典型外部設(shè)備 ： ； :； ： 一、概述 I/O的特點(diǎn) （ 1） I/O性能經(jīng)常成為系統(tǒng)性能的瓶頸 ? CPU性能不等于系統(tǒng)性能 響應(yīng)時(shí)間也是一個(gè)重要因素 ? CPU性能越高，與 I/O差距越大 彌補(bǔ)：更多的進(jìn)程 ? 進(jìn)程切換多，系統(tǒng)開(kāi)銷大 （ 2）操作系統(tǒng)龐大復(fù)雜的原因之一是：資源多、雜，并發(fā)，均來(lái)自 I/O 外設(shè)種類繁多，結(jié)構(gòu)各異 輸入輸出數(shù)據(jù)信號(hào)類型不同 速度差異很大 （ 3）理解 I/O的工作過(guò)程與結(jié)構(gòu)是理解操作系統(tǒng)的工作過(guò)程與結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵 I/O技術(shù)很實(shí)用 （ 4）與其他功能聯(lián)系密切，特別是文件系統(tǒng) I/O的特點(diǎn) （ 1）按使用特性分 存儲(chǔ)型設(shè)備 輸入型設(shè)備（ 外設(shè) ?主機(jī) ） 輸出型設(shè)備（主機(jī) ?外設(shè)） 輸入輸出型設(shè)備（交互型設(shè)備） 設(shè)備的分類 （ 2）按數(shù)據(jù)組織分 塊設(shè)備 以數(shù)據(jù)塊為單位存儲(chǔ)、傳輸信息 字符設(shè)備 以字符為單位存儲(chǔ)、傳輸信息 （ 3）按外部設(shè)備的從屬關(guān)系分 系統(tǒng)設(shè)備 指操作系統(tǒng)生成時(shí)，登記在系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 （如終端、打印機(jī)、磁盤(pán)機(jī)等） 用戶設(shè)備 指在系統(tǒng)生成時(shí)，未登記在系統(tǒng)中的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。一個(gè)文件或一個(gè)設(shè)備的名字只應(yīng)是一個(gè)簡(jiǎn)單的字符串或一個(gè)整數(shù)，不應(yīng)依賴于設(shè)備 1. I／ O軟件的目標(biāo) 出錯(cuò)處理是 I／ O軟件的另一個(gè)目標(biāo)。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與設(shè)備獨(dú)立軟件之間的確切界限是依賴于具體系統(tǒng)的 設(shè)備都需要的功能，并且向用戶級(jí)軟件提供一個(gè)統(tǒng)一的接口 系統(tǒng)中的一個(gè)主要課題。這樣，較高層的軟件只與抽象設(shè)備打交道，獨(dú)立于物理扇區(qū)的尺寸而使用等長(zhǎng)的邏輯塊 I／ O軟件 盡管大部分 I／ O軟件都包含在操作系統(tǒng)中，但仍有一小部分是由與用戶程序連接在一起的庫(kù)過(guò)程，甚至完全由運(yùn)行于核外的程序構(gòu)成。命令完成時(shí)，控制器產(chǎn)生一個(gè)中斷， CPU響應(yīng)中斷，控制轉(zhuǎn)給操作系統(tǒng)。頭標(biāo)是在對(duì)磁盤(pán)格式化時(shí)寫(xiě)上的，它包括柱面和扇區(qū)數(shù)，扇區(qū)的大小和類似的一些數(shù)據(jù) 控制器的任務(wù)是把串行的位流轉(zhuǎn)換為字節(jié)塊，并進(jìn)行必要的錯(cuò)誤修正。 可以執(zhí)行通道程序 （ 2）引入通道的目的 為了使 CPU從 I/O事務(wù)中解脫出來(lái)，同時(shí)為了提高 CPU與設(shè)備，設(shè)備與設(shè)備之間的并行工作能力 ? 字節(jié)多路通道 字節(jié)多路通道以字節(jié)為單位傳輸信息，它可以分時(shí)地執(zhí)行多個(gè)通道程序。選擇通道在一段時(shí)間內(nèi)只能執(zhí)行一個(gè)通道程序，只允許一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸 當(dāng)這臺(tái)設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸完成后，再選擇與通道連接的另一臺(tái)設(shè)備，執(zhí)行它的相應(yīng)的通道程序 主要連接磁盤(pán)，磁帶等高速 I/O設(shè)備 選擇通道 ? 成組多路通道 它結(jié)合了選擇通道傳送速度高和字節(jié)多路通道能進(jìn)行分時(shí)并行操作的優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)通道可連接多個(gè)控制器，一個(gè)控制器可連接多個(gè)設(shè)備，形成樹(shù)形交叉連接 主要目的是啟動(dòng)外設(shè)時(shí)： ? 提高了控制器效率 ? 提高可靠性 ? 提高并行度 交叉連接 （ 5） 通道工作原理 通道相當(dāng)于一個(gè)功能簡(jiǎn)單的處理機(jī)，包含通道指令（空操作，讀操作，寫(xiě)操作，控制，轉(zhuǎn)移操作），并可執(zhí)行用這些指令編寫(xiě)的通道程序 ? 通道運(yùn)算控制部件 通道地址字 CAW： 記錄通道程序在內(nèi)存中的地址 通道命令字 CCW： 保存正在執(zhí)行的通道指令 通道狀態(tài)字 CSW： 存放通道執(zhí)行后的返回結(jié)果 通道數(shù)據(jù)字 CDW： 存放傳輸數(shù)據(jù) 通道和 CPU共用內(nèi)存，通過(guò)周期竊取方式取得 ? 通道命令及格式 用于 I/O操作的命令主要有兩種： I/O指令：?jiǎn)?dòng)通道程序 通道命令：對(duì) I/O操作進(jìn)行控制 讀、反讀、寫(xiě)、測(cè)試設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)傳輸命令、用于設(shè)備控制的命令（磁帶反繞、換頁(yè)）、實(shí)現(xiàn)通道程序內(nèi)部控制的轉(zhuǎn)移命令 命令格式一般包括：操作碼、數(shù)據(jù)傳輸內(nèi)存地址、特征位、計(jì)數(shù)器 編制一個(gè)通道程序，從磁帶機(jī)上讀入 200字節(jié)的信息，送入內(nèi)存（ 1000） 16 開(kāi)始的單元。 光纖通道技術(shù)具有數(shù)據(jù)傳輸速率高、傳輸距離遠(yuǎn)，可簡(jiǎn)化大型存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn) 在大容量高速存儲(chǔ)，如大型數(shù)據(jù)庫(kù)、多媒體、數(shù)字影像等應(yīng)用領(lǐng)域，有廣泛前景 數(shù)據(jù)在內(nèi)存與 I/O設(shè)備間的直接成塊傳送 CPU在開(kāi)始時(shí)向設(shè)備發(fā)“傳送一塊”命令，結(jié)束時(shí)進(jìn)行相應(yīng)處理，實(shí)際操作由 DMA硬件直接完成 DMA能夠通過(guò)系統(tǒng)總線代替 CPU管理數(shù)據(jù)的存入或取出 ? 當(dāng) CPU不需要系統(tǒng)總線時(shí)可以使用總線 ? DMA可以強(qiáng)迫 CPU暫時(shí)延遲其他操作，獲取一個(gè)總線周期（周期竊取） DMA方式與中斷的主要區(qū)別 ? 中斷方式是在數(shù)據(jù)緩沖寄存區(qū)滿后，發(fā)中斷請(qǐng)求， CPU進(jìn)行中斷處理 DMA方式則是在所要求傳送的數(shù)據(jù)塊全部傳送結(jié)束時(shí)要求 CPU進(jìn)行中斷處理 大大減少了 CPU進(jìn)行中斷處理的次數(shù) ? 中斷方式的數(shù)據(jù)傳送是由 CPU控制完成的 而 DMA方式則是在 DMA控制器的控制下不經(jīng)過(guò) CPU控制完成的 不用 DMA時(shí)，磁盤(pán)如何讀： 首先，控制器從磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器串行地一位一位地讀一個(gè)塊，直到將整塊信息放入控制器的內(nèi)部緩沖區(qū)中 其次，它做和校驗(yàn)計(jì)算，以核實(shí)沒(méi)有讀錯(cuò)誤發(fā)生 然后控制器產(chǎn)生一個(gè)中斷。然后，DMA硬件自動(dòng)地把傳送字節(jié)計(jì)數(shù)器減 1，把存儲(chǔ)器地址寄存器加 1，并恢復(fù) CPU對(duì)內(nèi)存的控制權(quán)，DMA控制器對(duì)每一個(gè)傳送的數(shù)據(jù)重復(fù)上述過(guò)程，直到傳送字節(jié)計(jì)數(shù)器為 “ 0”時(shí)，向 CPU產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)。當(dāng) USB設(shè)備收到這些數(shù)據(jù)和命令后將按照先進(jìn)先出的原則按隊(duì)列方式處理到達(dá)的數(shù)據(jù) （ 4）批傳輸方式 用來(lái)傳輸要求正確無(wú)誤的數(shù)據(jù)。而且，在操作系統(tǒng)中，提供了若干 I/O系統(tǒng)調(diào)用。一旦被喚醒，它可以很快搶占處理機(jī)投入運(yùn)行 I/O進(jìn)程開(kāi)始運(yùn)行后，首先關(guān)閉中斷，然后用 receive去接收消息。 RAM盤(pán)具有立即存取的優(yōu)點(diǎn)（沒(méi)有尋道和旋轉(zhuǎn)延遲），適用于存儲(chǔ)需要頻繁存取的程序和數(shù)據(jù) ? 實(shí)現(xiàn) RAM盤(pán)的思想：根據(jù)為 RAM盤(pán)分配內(nèi)存大小，RAM盤(pán)被分成 n塊，每塊的大小與實(shí)際磁盤(pán)塊的大小相同 當(dāng)驅(qū)動(dòng)程序接收到一條讀寫(xiě)一塊的消息時(shí)，它只計(jì)算被請(qǐng)求的塊在 RAM盤(pán)存儲(chǔ)區(qū)的位置，并讀出或?qū)懭朐搲K，而不對(duì)軟盤(pán)或硬盤(pán)進(jìn)行讀寫(xiě) 2. 時(shí)鐘 ? 時(shí)鐘（ clock），又稱為定時(shí)器（ timer） (1) 時(shí)鐘負(fù)責(zé)提供一天的時(shí)間 (2) 防止一個(gè)進(jìn)程壟斷 CPU 時(shí)鐘既不是塊設(shè)備，也不是字符設(shè)備，但時(shí)鐘軟件通常也采用設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的形式 時(shí)鐘硬件 兩種類型： ? 比較簡(jiǎn)單的時(shí)鐘被連到 110V或 220V的電源線上，每個(gè)電壓周期產(chǎn)生一個(gè)中斷，頻率是 50Hz或60H