【正文】 ert Team 總線系統(tǒng) 總線型 I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 例如：Network Optimization Expert Team“瓶頸 ”問題 它含有多個非分配型子通道，因而這種通道既具有 很高的數(shù)據(jù)傳輸速率 ，又能獲得 令人滿意的通道利用率 。 數(shù)組選擇通道雖有很高的傳輸速率，但它卻每次只允許一個設備傳輸數(shù)據(jù)。167。167?？刂破?A控制器 B控制器 C控制器 D控制器 N…A 1A2A 3… 子通道 AB 1B2B3… 子通道 BC 1C2C3… 子通道 CN1N2N3… 子通道 NA1B1C1… A2B2C2…設備Network Optimization Expert Team2) 主要連接以字節(jié)為單位的低速 I/O設備。 字節(jié)多路通道以字節(jié)為單位傳輸信息，它可以分時地共享主通道。字節(jié)多路通道 (Byte通道沒有自己的內(nèi)存，與 CPU共享內(nèi)存。216。216。167。167。設備控制器的組成 控制器與處理機的接口2)6) 差錯Network Optimization Expert Team2.Network Optimization Expert TeamPCI總線控制器處理機 內(nèi)存 顯卡外設光盤磁盤IDE總線控制器外設控制器控制器控制器連接 CPU、內(nèi)存、設備控制器和 I/O設備模型 Network Optimization Expert Team 控制器的任務是在外部設備與 CPU（或內(nèi)存）之間完成比特流（外部信號）和字節(jié)流（塊）之間的轉(zhuǎn)換 。 I/O設備通常包含一個機械部件和一個電子部件。167。 獨占設備： 在任一段時間內(nèi)最多有一個進程占用它，字符設備及磁帶機屬獨占型設備。如打印機。字符設備 (Character I/O傳輸?shù)膯挝皇菈K。 如：磁帶機、 磁盤機、 光盤機等。如：鍵盤、鼠標器、語音的輸入和輸出等設備。Network Optimization Expert Team處 理機 內(nèi) 存I/O設備 I/O設備 I/O設備 I/O設備 I/O設備系 統(tǒng)總線 I/O 系統(tǒng) 不同類型 I/O子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 Network Optimization Expert TeamI/O緩沖區(qū)的管理u 為了緩和處理面與外部設備間速度不匹配的矛盾，提高處理機和外部設備間的并行性，現(xiàn)代操作系統(tǒng)大都在設備管理部分引入了緩沖技術(shù)。u 設備驅(qū)動的主要任務是：接收上層軟件發(fā)來的抽象服務請求，例如讀 /寫命令，再把它轉(zhuǎn)換為具體要求，通過一系列的 I/O指令，控制設備完成請求的操作；同時，設備驅(qū)動程序還將設備發(fā)來的有關(guān)信號傳送給上層軟件，例如設備是否已損壞等。u 如果某系統(tǒng)支持設備無關(guān)性，那么該系統(tǒng)中應用軟件所引用的邏輯設備與實際安裝的物理設備沒有固定的聯(lián)系。物理設備則指，物理 I/O系統(tǒng)中實際安裝的設備。u 為了提高應用軟件對運行平臺的適應能力，方便實現(xiàn)應用軟件 I/O重定向，大多數(shù)現(xiàn)代操作系統(tǒng)均支持應用軟件對設備的無關(guān)性，即通常所說的設備無關(guān)性，或者設備獨立性u 設備無關(guān)性：應用軟件所引用的、用于實現(xiàn) I/O操作的設備與物理 I/O系統(tǒng)中實際安裝的設備沒有固定的聯(lián)系Network Optimization Expert Team設備映射 I/O緩沖區(qū)的管理Network Optimization Expert Team設備分配 u 多道程序系統(tǒng)中的設備不允許用戶直接使用，而是由操作系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度和控制。重點難點：? 掌握虛擬設備與 SPOOLing系統(tǒng)所采用的技術(shù)? 掌握磁盤設備的管理方式Network Optimization Expert Team課前引入：設備管理概述設備管理的主要功能：216。 設備分配216。u 設備分配功能是設備管理的基本任務。u 邏輯設備和物理設備216。u 從應用軟件的角度看，邏輯設備是一類物理設備的抽象。u 事實上，在應用軟件運行期間，操作系統(tǒng)的設備管理程序必須將該應用軟件對邏輯設備的引用轉(zhuǎn)換成對相關(guān)物理設備的引用。Network Optimization Expert Team設備驅(qū)動u 設備驅(qū)動程序與硬件密切相關(guān)，應為每一類設備配置一種驅(qū)動程序。u 通常，緩沖區(qū)是指內(nèi)存中的若干區(qū)域，用于緩存進程與外部設備間的數(shù)據(jù)傳輸。n 中速設備： 指傳輸速率在每秒鐘數(shù)千個字節(jié)至數(shù)萬個字節(jié)的一類設備。 Network Optimization Expert Team2)塊設備 (Block 167。Device)： 用于數(shù)據(jù)的輸入和輸出?；咎卣鳎簜鬏斔俾瘦^低；不可尋址；中斷驅(qū)動。即臨界資源。 虛擬設備： 在一類設備上模擬另一類設備，常用共享設備模擬獨占設備，用高速設備模擬低速設備，被模擬的設備稱為虛擬設備。設備與控制器間的接口 設備通過設備控制器間接與 CPU進行通信，在設備與設備控制器之間有一接口， 電子部件被稱作 I/O部件或設備控制器。磁盤 控制器主存比特流字節(jié)塊轉(zhuǎn)換、校驗 字符顯示 控制器主存經(jīng)CPU顯示信號字節(jié)流轉(zhuǎn)換Network Optimization Expert Team1.設備控制器的組成 I/O邏輯 數(shù)據(jù)寄存器控制 /狀態(tài)寄存器數(shù)據(jù)線I/O邏輯…控制器與設備接口 1控制器與設備接口 i數(shù)據(jù)狀態(tài)控制數(shù)據(jù)狀態(tài)控制…地址線控制線CPU與控制器接口 控制器與設備接口CPU設備Network Optimization Expert Team I/O通道 1.Network Optimization Expert Team不同類型 I/O子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 具有控制器的 I/O系 統(tǒng)Network Optimization Expert Team2.Multiplexor 167。如打印機、終端。數(shù)組選擇通道 (Block 字節(jié)多路通道不適于連接高速設備，這推動了按數(shù)組方式進行數(shù)據(jù)傳送的數(shù)組選擇通道的形成。 這種通道雖然可以連接多臺高速設備，但由于它只含有一個分配型子通道，在一段時間內(nèi)只能執(zhí)行一道通道程序，控制一臺設備進行數(shù)據(jù)傳送，致使當某臺設備占用了該通道后，便一直由它獨占，即使是它無數(shù)據(jù)傳送，通道被閑置，也不允許其它設備使用該通道，直至該設備傳送完畢釋放該通道。167。167。多通路 I/O系統(tǒng) CPU 存儲器 磁盤控制器 打印機控制器 … 其它控制器磁盤驅(qū)動器打印機系統(tǒng)總線計算機系統(tǒng)中各部件之間的聯(lián)系都是通過總線來實現(xiàn)的。Standard2)Network Optimization Expert Team2.Electronic帶寬為 32位，最高傳輸速率為 132Mb/s。2) PCI(Peripheral在管理層中配有數(shù)據(jù)緩沖，最多支持 10種外設，并使高時鐘頻率的 CPU能很好運行。 中斷驅(qū)動 I/O控制方式167。輸入輸出指令或詢問指令測試一臺設備的忙閑標志位，決定主存儲器和外圍設備是否交換一個字符或一個字。 I/O準備就緒后， CPU參與數(shù)據(jù)傳送工作，而不能執(zhí)行原程序。程序 I/O方式 (b)167。167。 數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝皇菙?shù)據(jù)塊，即在 CPU與 I/O設備之間，每次傳送至少一個數(shù)據(jù)塊；167。DMA控制器的組成 或設備的狀態(tài)。數(shù)據(jù)寄存器 DR： 用于暫存從設備到內(nèi)存，或從內(nèi)存到設備的數(shù)據(jù)。存放本次 CPU要讀或?qū)懙淖?(節(jié) )數(shù)。167。Network Optimization Expert Team2.每條通道指令應包含以下的內(nèi)容：Network Optimization Expert Team操作 Network Optimization Expert Team 緩 沖 管 理 緩沖的引入 (1) 緩和 CPU與 I/O設備間速度不匹配的矛盾。 Network Optimization Expert Team 單緩沖和雙緩沖 1.每當一個進程發(fā)出一個 I/O請求時，操作系統(tǒng)便在主存中為之分配一緩沖區(qū)，該緩沖區(qū)用來臨時存放輸入 /輸出數(shù)據(jù)。167。Network Optimization Expert Team167。 如果 T遠大于 C，即外部設備的 I/O速度比用戶進程的計算速度慢得多，那么，單 I/O緩沖區(qū)不會顯著改善用戶進程的性能。167。因此，增加了一個緩沖區(qū)后，前述的數(shù)據(jù)處理時間可近似為： MAX(T， C)。雙緩沖工作示意圖 雙緩沖在實現(xiàn)兩臺機器通信時，緩沖區(qū)的設置：單緩沖、雙緩沖。 多個 I／ 0緩沖區(qū)常常被組織成一個環(huán)形隊列，故稱為 循環(huán)緩沖 。循環(huán)緩沖的組成 用于裝輸入數(shù)據(jù)的空緩沖區(qū) R。 計算進程正在使用的工作緩沖區(qū) C。216。Network Optimization Expert Team循環(huán)緩沖 Getbuf過程：216。Releasebuf過程： 當輸入進程把緩沖區(qū)裝滿時調(diào)用。(2)Network Optimization Expert Team 緩沖池 (Buffer Pool) 167。167。 Network Optimization Expert Team1. Network Optimization Expert TeamNetwork Optimization Expert