【正文】 ? 為什么希望用雙緩沖區(qū)而不是單緩沖區(qū)來提高為什么希望用雙緩沖區(qū)而不是單緩沖區(qū)來提高 I/O的性能？的性能？? 在磁盤讀或?qū)憰r(shí)有哪些延遲因素？在磁盤讀或?qū)憰r(shí)有哪些延遲因素？? 簡單定義圖簡單定義圖 。設(shè)備分配的過程：設(shè)備分配的過程： 搜索搜索 SDT表表 —— 找到找到 DCT指針指針 —— 分配設(shè)備分配設(shè)備 —— 搜索搜索 DCT表表 ——找到找到 COCT指針指針 —— 分配設(shè)備控制器分配設(shè)備控制器 —— 搜索控制器表搜索控制器表 —— 找找到到 CHCT指針指針 —— 分配通道分配通道 —— 啟動(dòng)啟動(dòng) I/0 P241 圖圖 實(shí)驗(yàn)1. 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) : Windows 鼠標(biāo)處理鼠標(biāo)處理2. 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) : Windows 打印打印3. *實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) : Linux 重定向重定向4. *實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) : Linux 聲音設(shè)備編程聲音設(shè)備編程習(xí)題? 列出并簡單定義執(zhí)行列出并簡單定義執(zhí)行 I/O的三種技術(shù)。設(shè)備管理的功能設(shè)備管理的功能n 設(shè)備分配：設(shè)備分配：n 設(shè)備處理設(shè)備處理 :設(shè)備與設(shè)備與 cpu之間的通信之間的通信n 緩沖管理：緩沖管理：n 設(shè)備獨(dú)立性：也叫設(shè)備無關(guān)性。間。軟件的多個(gè)磁盤一同使用。資源。較差的性能和復(fù)雜非常差。兩個(gè)獨(dú)立的奇偶系統(tǒng)使用不同的的奇偶校驗(yàn)信息塊。在作，并可進(jìn)行并行操作。列設(shè)備進(jìn)行操作，提供了更高的數(shù)據(jù)流量。中也很少使用。機(jī)數(shù)據(jù)來說，奇偶盤會(huì)成為寫操作的瓶頸。如果一奇偶校驗(yàn)，并用單塊磁盤存放奇偶校驗(yàn)信息。這種編碼技術(shù)需要多個(gè)磁盤存誤檢查及恢復(fù)。在這種情況下，請求速度。 RAID是一組物理磁盤驅(qū)動(dòng)器，操作系統(tǒng)把它看作是一個(gè)是一組物理磁盤驅(qū)動(dòng)器，操作系統(tǒng)把它看作是一個(gè)單個(gè)的邏輯驅(qū)動(dòng)器單個(gè)的邏輯驅(qū)動(dòng)器167。RAID方案包括從方案包括從 0到到 6的的 7層，層不僅僅是層次關(guān)系層，層不僅僅是層次關(guān)系 ,還表明了不同的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)還表明了不同的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)167。在磁盤存儲(chǔ)器的情況下，就產(chǎn)生了獨(dú)立、并行運(yùn)行在磁盤存儲(chǔ)器的情況下，就產(chǎn)生了獨(dú)立、并行運(yùn)行的磁盤陣列的磁盤陣列167。在掃描過程中，所有新請求都被放入另一個(gè)隊(duì)列中。 FSCAN 使用兩個(gè)子隊(duì)列。CSCAN 當(dāng)沿某個(gè)方向訪問到最后一個(gè)磁道時(shí)，磁當(dāng)沿某個(gè)方向訪問到最后一個(gè)磁道時(shí)，磁頭臂返回到磁盤的另一端，并再次開始掃描頭臂返回到磁盤的另一端，并再次開始掃描216。算法，求訪問順序和磁頭移動(dòng)道數(shù)。 CSCAN要求磁頭臂從要求磁頭臂從 0磁道向里移動(dòng)，并在途中磁道向里移動(dòng)，并在途中滿足所有未完成的請求，直到它到達(dá)這個(gè)方向上滿足所有未完成的請求，直到它到達(dá)這個(gè)方向上的最后一個(gè)磁道，在返回時(shí)，直接快速的移至起的最后一個(gè)磁道，在返回時(shí)，直接快速的移至起始端，而不響應(yīng)任何服務(wù)請求，接著再進(jìn)行下一始端，而不響應(yīng)任何服務(wù)請求，接著再進(jìn)行下一次的掃描次的掃描磁盤調(diào)度策略216。 SCAN要求磁頭臂僅僅沿一個(gè)方向移動(dòng)，并在途中要求磁頭臂僅僅沿一個(gè)方向移動(dòng)，并在途中滿足所有未完成的請求，直到它到達(dá)這個(gè)方向上滿足所有未完成的請求，直到它到達(dá)這個(gè)方向上的最后一個(gè)磁道為止。 當(dāng)然，總是選擇最小尋道時(shí)間并不能保證平均尋當(dāng)然，總是選擇最小尋道時(shí)間并不能保證平均尋道時(shí)間最小，但是，它能提供比道時(shí)間最小，但是，它能提供比 FIFO更好的性能更好的性能。因此。當(dāng)一個(gè)作業(yè)已經(jīng)往隊(duì)列中送入一個(gè)加請求，餓死的情況。在事務(wù)處理系統(tǒng)中，把設(shè)取最近請求的策略有許多優(yōu)點(diǎn)。這就使得大量的短作業(yè)能夠迅速地通過作業(yè)的優(yōu)先級(jí)高。這個(gè)策略具有公平性，每個(gè)請求都會(huì)按照接收到的順序得到處理都會(huì)按照接收到的順序得到處理磁盤調(diào)度策略216。因此對(duì)一個(gè)磁盤，隊(duì)列中可能有來自多個(gè)進(jìn)程的許多隊(duì)列中可能有來自多個(gè)進(jìn)程的許多 I/O請求請求 (寫和讀寫和讀 )216。扇區(qū)到達(dá)磁頭的時(shí)間稱作旋轉(zhuǎn)延遲區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭處。磁盤系統(tǒng)的性能與文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題緊密相關(guān)磁盤系統(tǒng)的性能與文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題緊密相關(guān)盤面盤面盤片盤片磁頭臂運(yùn)動(dòng)方向磁頭臂運(yùn)動(dòng)方向讀讀 /寫磁頭寫磁頭(每個(gè)盤面一個(gè)每個(gè)盤面一個(gè) )磁盤驅(qū)動(dòng)器的組成磁盤驅(qū)動(dòng)器的組成磁盤性能參數(shù)216。但是，在多道程序環(huán)境中，當(dāng)存在多種環(huán)境中，當(dāng)存在多種 I/O活動(dòng)和多種進(jìn)程活動(dòng)時(shí)，緩活動(dòng)和多種進(jìn)程活動(dòng)時(shí)，緩沖是提高操作系統(tǒng)效率和單個(gè)進(jìn)程性能的一種工具沖是提高操作系統(tǒng)效率和單個(gè)進(jìn)程性能的一種工具磁盤調(diào)度216。當(dāng)使用兩個(gè)以上的緩沖區(qū)時(shí)，這組緩沖區(qū)被稱作循環(huán)當(dāng)使用兩個(gè)以上的緩沖區(qū)時(shí)，這組緩沖區(qū)被稱作循環(huán)緩沖區(qū)，其中的每一個(gè)緩沖區(qū)是這個(gè)循環(huán)緩沖區(qū)的一緩沖區(qū)，其中的每一個(gè)緩沖區(qū)是這個(gè)循環(huán)緩沖區(qū)的一個(gè)單元個(gè)單元INOUT緩沖的作用216。雙緩沖方案可以平滑雙緩沖方案可以平滑 I/O設(shè)備和進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)流設(shè)備和進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)流216。行式打印機(jī)是這類設(shè)備的時(shí)也是類似的每次輸出一行。發(fā)請求的進(jìn)程現(xiàn)在可以自由地繼續(xù)進(jìn)行，或者在必要。由于輸入發(fā)生在系統(tǒng)存儲(chǔ)空間中而不是用戶進(jìn)程存據(jù)。這樣做是希望最終會(huì)需要這個(gè)塊做是希望最終會(huì)需要這個(gè)塊167。當(dāng)傳送完成時(shí)，進(jìn)程把該塊移到用戶空間，并立即請求另一塊。作分配一個(gè)主存空間稱為緩沖區(qū)。終端、打印機(jī)、通信端口、鼠標(biāo)和其他指示使用塊結(jié)構(gòu)。通常，可以通過塊號(hào)訪問數(shù)據(jù)。指用戶程序獨(dú)立于物理設(shè)備于物理設(shè)備輸入 /輸出緩沖216。功能。這不僅是從處理器的角度看 I/O設(shè)備時(shí)所設(shè)備時(shí)所需要的，也是操作系統(tǒng)管理需要的，也是操作系統(tǒng)管理 I/O設(shè)備和設(shè)備和 I/O操作所需要的操作所需要的167。但是，即使有巨大的主存，仍然常常出現(xiàn)有巨大的主存，仍然常常出現(xiàn) I/O跟不上處理器活動(dòng)的情跟不上處理器活動(dòng)的情況等況等操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題216。 解決這個(gè)問題的方法之一是多道程序。I/O設(shè)計(jì)的一個(gè)主要任務(wù)就是提高設(shè)計(jì)的一個(gè)主要任務(wù)就是提高 I/O的效率，最關(guān)的效率，最關(guān)注的是磁盤注的是磁盤 I/O167。 傳送單位傳送單位 ：數(shù)據(jù)可以按照字節(jié)流或者字符流的形式傳送：數(shù)據(jù)可以按照字節(jié)流或者字符流的形式傳送 (例如終端例如終端 I/O) ， 也可以按大塊傳送也可以按大塊傳送 (如磁盤如磁盤 I/O)167。例如，用于文件操作的磁盤需要文件管理軟件的支持等；不同使用情況隱含著不同的特權(quán)，從而理軟件的支持等；不同使用情況隱含著不同的特權(quán)，從而可能有不同的優(yōu)先級(jí)可能有不同的優(yōu)先級(jí)167。各類輸入各類輸入 /輸出外部設(shè)備之間有很大差別，主要包括輸出外部設(shè)備之間有很大差別，主要包括167。 網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備 ：適合與遠(yuǎn)程設(shè)備通信，例如調(diào)制：適合與遠(yuǎn)程設(shè)備通信，例如調(diào)制解調(diào)器，各種網(wǎng)絡(luò)接口等解調(diào)器，各種網(wǎng)絡(luò)接口等輸入 /輸出設(shè)備216。這是用戶所能覺察到的一個(gè)關(guān)鍵性能因素用戶所能覺察到的一個(gè)關(guān)鍵性能因素l 使用磁盤陣列來提高性能和可靠性使用磁盤陣列來提高性能和可靠性l 磁盤磁盤 cache輸入 /輸出設(shè)備216。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理器的速度在不斷提高，如果一個(gè)處理器仍計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理器的速度在不斷提高，如果一個(gè)處理器仍然不夠快，然不夠快， SMP可以提供多個(gè)處理器來加快處理速度可以提供多個(gè)處理器來加快處理速度167。 RAID167。 輸入輸入 /輸出功能的組織輸出功能的組織167。 輸入輸入 /輸出設(shè)備輸出設(shè)備167。 磁盤調(diào)度磁盤調(diào)度167。 對(duì)于輸入對(duì)于輸入 /輸出，最關(guān)鍵的問題是性能輸出，最關(guān)鍵的問題是性能167。這是過利用磁盤訪問的物理特性來提高響應(yīng)時(shí)間。 存儲(chǔ)類型的設(shè)備存儲(chǔ)類型的設(shè)備 ：應(yīng)用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，如磁：應(yīng)用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，如磁盤設(shè)備，磁帶，光盤等盤設(shè)備，磁帶，光盤等167。 輸入 /輸出設(shè)備216。例如，用于文件操作的磁盤需要文件管用程序都有影響。這些差別影響到控制該設(shè)備的 I/O模塊模塊的復(fù)雜度的復(fù)雜度輸入 /輸出設(shè)備167。設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) I/O功能時(shí)，最重要的目標(biāo)是：效率和通用性功能時(shí)，最重要的目標(biāo)是：效率和通用性216。167。但是，即使操作時(shí)另一些進(jìn)程正在執(zhí)行。這不僅是從處理器的角度看理所有的設(shè)備。所能做的是用一種層次化的、模塊化的方法設(shè)計(jì)能做的是用一種層次化的、模塊化的方法設(shè)計(jì) I/O功能。指用戶程序獨(dú)立