操作系統(tǒng)原理課件第八章io管理-wenkub
2023-01-24 04:58:27 本頁(yè)面
【正文】 設(shè)備獨(dú)立性是指用戶在編程序時(shí)所使用的設(shè)備與實(shí)際設(shè)備無(wú)關(guān) 。 系統(tǒng)通過(guò)設(shè)備控制塊掌握設(shè)備的狀態(tài) 。 ? 現(xiàn)在使用的 ASCII碼 （ 美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼 ） ? ：獨(dú)立于設(shè)備類(lèi)型 、 獨(dú)立于同類(lèi)設(shè)備的具體設(shè)備號(hào) （ 對(duì)于設(shè)備的控制 ） ? ：提高設(shè)備的使用效率 ， 盡可能提高設(shè)備的并行操作 ， 充分利用通道和緩沖技術(shù) 。 ? I/O設(shè)備 —— 是向 CPU傳輸信息或輸出經(jīng) CPU加工處理的信息的設(shè)備。 ? ? 不同的設(shè)備 ， 其出錯(cuò)條件也不相同 ， 即數(shù)據(jù)傳輸失敗的原因各種各樣 ， 如打印機(jī)有缺紙錯(cuò) ， 磁盤(pán) I/O有奇偶校驗(yàn)錯(cuò)等 。 ? I/O管理就是設(shè)備管理 ， 它是操作系統(tǒng)的一個(gè)重要的組成部分 ， 負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)中所有的外部設(shè)備 。 ?第八章 I/O管理 ? 計(jì)算機(jī)外部設(shè)備 ? 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中除 CPU和內(nèi)存外所有的設(shè)備和裝置稱(chēng)為計(jì)算機(jī)外部設(shè)備（ 外圍設(shè)備 、 I/O設(shè)備 ） 。 I/O管理的概念 引言 ? 計(jì)算機(jī)外部設(shè)備種類(lèi)繁多 ， 特性各異 。 設(shè)備的分類(lèi) ? （ 1）按系統(tǒng)和用戶的觀點(diǎn)分類(lèi) (從屬關(guān)系 ) ? 系統(tǒng)設(shè)備 —— 指在操作系統(tǒng)生成時(shí)已經(jīng)登記在系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，如鍵盤(pán)、顯示器、磁盤(pán)、打印機(jī)等； ? 用戶設(shè)備 —— OS生成后未登記在系統(tǒng)中的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，繪圖儀、游戲操作柄、掃描儀等。如鍵盤(pán)、顯示器、打印機(jī)等 I/O管理的概念 引言 ? （ 3）按資源分配的角度 ? 獨(dú)享設(shè)備 —— 是指在一段時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)用戶進(jìn)程使用的設(shè)備。 ? ：設(shè)備的統(tǒng)一控制和處理 。 ? ? 在多用戶環(huán)境中 ， 系統(tǒng)必須決定一種策略 ， 以確定誰(shuí)將取得一臺(tái)設(shè)備 、 使用多長(zhǎng)時(shí)間 ， 何時(shí)存取設(shè)備 。 用戶程序中只使用邏輯設(shè)備名 。 ? 2. 程序要盡可能地與它使用的設(shè)備類(lèi)型無(wú)關(guān) 。 緩沖技術(shù) 概述 ? CPU與各種外部設(shè)備的速度上的差異很大 ， 設(shè)備與設(shè)備之間的速度的差異也很大 。 ? 緩沖技術(shù)是用來(lái)匹配 CPU與設(shè)備之間速度差異和負(fù)荷的不均勻 。 同理 ， 向 BUF1輸入與從 BUF2中取數(shù)據(jù)可以并行 。 設(shè)備分配 分配原則 ? 一 、 靜態(tài)分配和動(dòng)態(tài)分配 ? 靜態(tài)分配 ? 當(dāng)一個(gè)作業(yè) （ 或進(jìn)程 ）運(yùn)行時(shí) ， 根據(jù)作業(yè)要求的設(shè)備 ， 系統(tǒng)如果能滿足 ， 則將其要求的設(shè)備全部分配給它 ，然后開(kāi)始運(yùn)行 ， 運(yùn)行完成釋放其占用的所有設(shè)備 。 設(shè)備分配 分配原則 ? 二 、 設(shè)備分配算法 ? 先來(lái)先服務(wù)算法 ? 優(yōu)先級(jí)高者優(yōu)先 ? 三、設(shè)備分配的安全性 ? 對(duì)于共享設(shè)備，不論采用靜態(tài)分配還是采用動(dòng)態(tài)分配都不會(huì)出現(xiàn)死鎖。 設(shè)備分配 虛擬設(shè)備技術(shù) ? 虛擬技術(shù)的實(shí)現(xiàn)： ? SPOOLING系統(tǒng)：操作系統(tǒng)提供的外部設(shè)備聯(lián)機(jī)同時(shí)操作的功能 。 ? 該方式中 ， I/O控制器是操作系統(tǒng)軟件和硬件之間的接口 ， 它接收 CPU的命令 ， 并控制 I/O設(shè)備進(jìn)行實(shí)際的操作 。 I/O控制 I/O控制方式 ? 在 I/O中斷方式下 ， 數(shù)據(jù)的輸入 （ 或輸出 ） 步驟如下： ? 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序工作： ? 要求輸入數(shù)據(jù)的進(jìn)程把一個(gè)啟動(dòng)命令和允許中斷位 “ 1” 寫(xiě)入相應(yīng)設(shè)備的控制狀態(tài)寄存器中 ， 從而啟動(dòng)了該設(shè)備； ? 該進(jìn)程因等待輸入的完成進(jìn)入睡眠狀態(tài) 。 解決的方法是采用通道技術(shù) 。 因此通道可看作是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中專(zhuān)門(mén)用于 I/O的處理機(jī) 。 利用 DMA傳送數(shù)據(jù)時(shí) ， 數(shù)據(jù)直接在源地址和目的地址之間傳送 ， 不需要中間媒介 。 ? 在系統(tǒng)初啟時(shí) ， 系統(tǒng)為每類(lèi)設(shè)備創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程 ， 執(zhí)行程序就是該設(shè)備的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 。然后，檢查請(qǐng)求隊(duì)，若為空，則進(jìn)入等待狀態(tài)，否則，取下一個(gè)請(qǐng)求塊。 ? 硬盤(pán)盤(pán)片數(shù) =（磁頭數(shù) +2） /2 ? 例如： ? 16磁頭的硬盤(pán)，通常有（ 16+2） /2=9個(gè)存儲(chǔ)盤(pán)片 （ 2） Cylinder（柱面） 我們把軟盤(pán)存儲(chǔ)面上的存儲(chǔ)介質(zhì)同心圓圓環(huán)稱(chēng)做磁道。 ? 每個(gè)磁道上的等分段是一個(gè)扇區(qū)。 為了隱藏每個(gè)磁道有多少扇區(qū)的細(xì)節(jié)，現(xiàn)代磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器提供給操作系統(tǒng)的是虛擬的幾何參數(shù)，如有 x個(gè)柱面， y個(gè)磁頭，每個(gè)道 z個(gè)扇區(qū)。 磁盤(pán)調(diào)度和管理 磁盤(pán)調(diào)度 1．磁盤(pán)存取時(shí)間 ? 存取盤(pán)塊中的信息包括三部分時(shí)間： ? （ 1）尋道時(shí)間： 系統(tǒng)把磁頭移到相應(yīng)的磁道或柱面上所需的時(shí)間。 磁盤(pán)調(diào)度和管理 磁盤(pán)調(diào)度 2．磁盤(pán)調(diào)度算法 （ 1）先來(lái)先服務(wù)法 （ FirstCome,FirstServed,FCFS） ? 先
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