【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(wèn)題 它含有多個(gè)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(gè)設(shè)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(shè)備Network Optimization Expert Team2) 主要連接以字節(jié)為單位的低速 I/O設(shè)備。 字節(jié)多路通道以字節(jié)為單位傳輸信息，它可以分時(shí)地共享主通道。字節(jié)多路通道 (Byte通道沒(méi)有自己的內(nèi)存，與 CPU共享內(nèi)存。216。216。167。167。設(shè)備控制器的組成 控制器與處理機(jī)的接口2)6) 差錯(cuò)Network Optimization Expert Team2.Network Optimization Expert TeamPCI總線控制器處理機(jī) 內(nèi)存 顯卡外設(shè)光盤磁盤IDE總線控制器外設(shè)控制器控制器控制器連接 CPU、內(nèi)存、設(shè)備控制器和 I/O設(shè)備模型 Network Optimization Expert Team 控制器的任務(wù)是在外部設(shè)備與 CPU（或內(nèi)存）之間完成比特流（外部信號(hào)）和字節(jié)流（塊）之間的轉(zhuǎn)換 。 I/O設(shè)備通常包含一個(gè)機(jī)械部件和一個(gè)電子部件。167。 獨(dú)占設(shè)備： 在任一段時(shí)間內(nèi)最多有一個(gè)進(jìn)程占用它，字符設(shè)備及磁帶機(jī)屬獨(dú)占型設(shè)備。如打印機(jī)。字符設(shè)備 (Character I/O傳輸?shù)膯挝皇菈K。 如：磁帶機(jī)、 磁盤機(jī)、 光盤機(jī)等。如：鍵盤、鼠標(biāo)器、語(yǔ)音的輸入和輸出等設(shè)備。Network Optimization Expert Team處 理機(jī) 內(nèi) 存I/O設(shè)備 I/O設(shè)備 I/O設(shè)備 I/O設(shè)備 I/O設(shè)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(shè)備間速度不匹配的矛盾，提高處理機(jī)和外部設(shè)備間的并行性，現(xiàn)代操作系統(tǒng)大都在設(shè)備管理部分引入了緩沖技術(shù)。u 設(shè)備驅(qū)動(dòng)的主要任務(wù)是：接收上層軟件發(fā)來(lái)的抽象服務(wù)請(qǐng)求，例如讀 /寫命令，再把它轉(zhuǎn)換為具體要求，通過(guò)一系列的 I/O指令，控制設(shè)備完成請(qǐng)求的操作；同時(shí)，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序還將設(shè)備發(fā)來(lái)的有關(guān)信號(hào)傳送給上層軟件，例如設(shè)備是否已損壞等。u 如果某系統(tǒng)支持設(shè)備無(wú)關(guān)性，那么該系統(tǒng)中應(yīng)用軟件所引用的邏輯設(shè)備與實(shí)際安裝的物理設(shè)備沒(méi)有固定的聯(lián)系。物理設(shè)備則指，物理 I/O系統(tǒng)中實(shí)際安裝的設(shè)備。u 為了提高應(yīng)用軟件對(duì)運(yùn)行平臺(tái)的適應(yīng)能力，方便實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件 I/O重定向，大多數(shù)現(xiàn)代操作系統(tǒng)均支持應(yīng)用軟件對(duì)設(shè)備的無(wú)關(guān)性，即通常所說(shuō)的設(shè)備無(wú)關(guān)性，或者設(shè)備獨(dú)立性u(píng) 設(shè)備無(wú)關(guān)性：應(yīng)用軟件所引用的、用于實(shí)現(xiàn) I/O操作的設(shè)備與物理 I/O系統(tǒng)中實(shí)際安裝的設(shè)備沒(méi)有固定的聯(lián)系Network Optimization Expert Team設(shè)備映射 I/O緩沖區(qū)的管理Network Optimization Expert Team設(shè)備分配 u 多道程序系統(tǒng)中的設(shè)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(diǎn)難點(diǎn)：? 掌握虛擬設(shè)備與 SPOOLing系統(tǒng)所采用的技術(shù)? 掌握磁盤設(shè)備的管理方式Network Optimization Expert Team課前引入：設(shè)備管理概述設(shè)備管理的主要功能：216。 設(shè)備分配216。u 設(shè)備分配功能是設(shè)備管理的基本任務(wù)。u 邏輯設(shè)備和物理設(shè)備216。u 從應(yīng)用軟件的角度看，邏輯設(shè)備是一類物理設(shè)備的抽象。u 事實(shí)上，在應(yīng)用軟件運(yùn)行期間，操作系統(tǒng)的設(shè)備管理程序必須將該應(yīng)用軟件對(duì)邏輯設(shè)備的引用轉(zhuǎn)換成對(duì)相關(guān)物理設(shè)備的引用。Network Optimization Expert Team設(shè)備驅(qū)動(dòng)u 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與硬件密切相關(guān)，應(yīng)為每一類設(shè)備配置一種驅(qū)動(dòng)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(jìn)程與外部設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸。n 中速設(shè)備： 指?jìng)鬏斔俾试诿棵腌姅?shù)千個(gè)字節(jié)至數(shù)萬(wàn)個(gè)字節(jié)的一類設(shè)備。 Network Optimization Expert Team2)塊設(shè)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(dòng)。即臨界資源。 虛擬設(shè)備： 在一類設(shè)備上模擬另一類設(shè)備，常用共享設(shè)備模擬獨(dú)占設(shè)備，用高速設(shè)備模擬低速設(shè)備，被模擬的設(shè)備稱為虛擬設(shè)備。設(shè)備與控制器間的接口 設(shè)備通過(guò)設(shè)備控制器間接與 CPU進(jìn)行通信，在設(shè)備與設(shè)備控制器之間有一接口， 電子部件被稱作 I/O部件或設(shè)備控制器。磁盤 控制器主存比特流字節(jié)塊轉(zhuǎn)換、校驗(yàn) 字符顯示 控制器主存經(jīng)CPU顯示信號(hào)字節(jié)流轉(zhuǎn)換Network Optimization Expert Team1.設(shè)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(shè)備接口 1控制器與設(shè)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(shè)備接口CPU設(shè)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(jī)、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(shè)備，這推動(dòng)了按數(shù)組方式進(jìn)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(tái)高速設(shè)備，但由于它只含有一個(gè)分配型子通道，在一段時(shí)間內(nèi)只能執(zhí)行一道通道程序，控制一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，致使當(dāng)某臺(tái)設(shè)備占用了該通道后，便一直由它獨(dú)占，即使是它無(wú)數(shù)據(jù)傳送，通道被閑置，也不允許其它設(shè)備使用該通道，直至該設(shè)備傳送完畢釋放該通道。167。167。多通路 I/O系統(tǒng) CPU 存儲(chǔ)器 磁盤控制器 打印機(jī)控制器 … 其它控制器磁盤驅(qū)動(dòng)器打印機(jī)系統(tǒng)總線計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各部件之間的聯(lián)系都是通過(guò)總線來(lái)實(shí)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(shè)，并使高時(shí)鐘頻率的 CPU能很好運(yùn)行。 中斷驅(qū)動(dòng) I/O控制方式167。輸入輸出指令或詢問(wèn)指令測(cè)試一臺(tái)設(shè)備的忙閑標(biāo)志位，決定主存儲(chǔ)器和外圍設(shè)備是否交換一個(gè)字符或一個(gè)字。 I/O準(zhǔn)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(shè)備之間，每次傳送至少一個(gè)數(shù)據(jù)塊；167。DMA控制器的組成 或設(shè)備的狀態(tài)。數(shù)據(jù)寄存器 DR： 用于暫存從設(shè)備到內(nèi)存，或從內(nèi)存到設(shè)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(yīng)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(shè)備間速度不匹配的矛盾。 Network Optimization Expert Team 單緩沖和雙緩沖 1.每當(dāng)一個(gè)進(jìn)程發(fā)出一個(gè) I/O請(qǐng)求時(shí)，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(lái)臨時(shí)存放輸入 /輸出數(shù)據(jù)。167。Network Optimization Expert Team167。 如果 T遠(yuǎn)大于 C，即外部設(shè)備的 I/O速度比用戶進(jìn)程的計(jì)算速度慢得多，那么，單 I/O緩沖區(qū)不會(huì)顯著改善用戶進(jìn)程的性能。167。因此，增加了一個(gè)緩沖區(qū)后，前述的數(shù)據(jù)處理時(shí)間可近似為： MAX(T， C)。雙緩沖工作示意圖 雙緩沖在實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)機(jī)器通信時(shí)，緩沖區(qū)的設(shè)置：?jiǎn)尉彌_、雙緩沖。 多個(gè) I／ 0緩沖區(qū)常常被組織成一個(gè)環(huán)形隊(duì)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(jì)算進(jìn)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(guò)程：216。Releasebuf過(guò)程： 當(dāng)輸入進(jìn)程把緩沖區(qū)裝滿時(shí)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