【正文】 多，有操作碼、內(nèi)存地址、計數(shù)（讀 或寫數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)）、通道程序結束位 P和記錄結束標 志 R。一個子通道完成一個字節(jié)的傳送 后，立即讓出字節(jié)多路通道（主通道），給另一個子通道使 用。 可見 ， 它適于連接高速設備 （ 如磁盤 機 、 磁帶機 ） ， 但是這種通道的利用率較低 。 所以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 。 眾所周 知 ， 通常的程序都是時而計算 ， 時而輸出的 。 這時 ， CPU不必等待 ， 可以繼續(xù) 執(zhí)行程序 。 緩沖的引入 華北電力大學計算機系 每當一個用戶進程發(fā)出一個 I/O請求時， OS便在主存中為 之分配一個緩沖區(qū)。 此時 OS可以從緩沖區(qū) A 中提取數(shù)據(jù)傳送到用戶區(qū) ， 最后由 CPU對數(shù)據(jù)進行計算 。 但是如果兩者的速度相差甚遠時 ， 雙緩沖的效果就不夠 理想了 。 操作系統(tǒng) 用戶進程 輸入 傳送 I/O設備 循環(huán)緩沖 …… 緩沖區(qū) 1 用戶區(qū) 緩沖區(qū) 2 緩沖區(qū) N 華北電力大學計算機系 當系統(tǒng)配置較多的設備時，使用專用緩沖區(qū)就要消耗大量 的內(nèi)存空間，且其利用率不高。 可見，緩沖區(qū)工作在收容輸入、提取輸入、收容輸出和提 取輸出四種工作方式下。 設備分配的策略 設備分配程序 SPOOLing技術 設備分配 華北電力大學計算機系 一． 根據(jù)設備的固有屬性而采取的策略 1. 獨享方式 獨享方式是指將一個設備分配給某進程后 ， 便一直由 它獨占 ， 直至該進程完成或釋放該設備為止 ， 系統(tǒng)才能將 該設備分配給其它進程使用 。但是這些進程對設備的訪問需進行合理的調(diào)度。 2. 優(yōu)先級高者優(yōu)先 對優(yōu)先權高的進程所提出的 I/O請求賦予高優(yōu)先權，在形 成設備隊列時，將優(yōu)先級高的進程排在設備隊列前面，先得 到分配。 但是這種分配算法使得 CPU與 I/O設備串行工作 ， 設備的利用率比較低 。 例如進程 P1發(fā)出第一個 I/O請求 ， 占有了資源 1后 ， 在 繼續(xù)向前推進時 ， 又要申請資源 2；此時 ， 進程 P2卻占有了 資源 2， 在繼續(xù)向前推進時 ， 又要申請資源 1， 從而造成系 統(tǒng)死鎖 。 例如在 MSDOS中，最基本的輸入、輸出設備（鍵盤和顯示 器）用一個公共的邏輯設備名 CON（ Console—控制臺），并由 同一個設備驅動程序來驅動和控制；并行打印機的邏輯設備名 為 PRN或 LPTi；異步串行通訊口的邏輯設備名為 AUX或 COMi等等 設備分配的策略 華北電力大學計算機系 總之 ， 使用邏輯設備名是操作系統(tǒng)對用戶程序的設備獨立 性的具體支持 。 邏輯設備名 物理設備名 驅動程序入口地址 /dev/tty 3 1024 /dev/print 5 2046 華北電力大學計算機系 設備分配程序是負責向對系統(tǒng)提出 I/O請求的進 程分配設備 ， 及其相應的控制器和通道 。 設備分配程序 華北電力大學計算機系 2. 設備控制表 DCT 系統(tǒng)為每一個設備都配置了一張設備控制表 （ DCT） ， 用于記錄該設備的情況 。若 與該設備相連接的控制器或通道處于 “ 忙 ” 狀態(tài)，而不能啟動該設 備，則將設備的等待標志置 “ l”。 ? 重復執(zhí)行次數(shù) 外部設備在傳送數(shù)據(jù)時，若發(fā)生信息傳送錯誤，系統(tǒng)并不立即 認為傳送失敗，而是允許它重新傳送。 這樣 ， 系統(tǒng)首先從 SDT中找出第一個該類設備的 DCT。 設備分配程序 華北電力大學計算機系 忙 不忙 不安全 安全 不忙 忙 忙 不忙 進程 P提出所需的 I/O設備 根據(jù)物理設備名 ， 從 SDT中找出該設備的 DCT 由 DCT的設備狀態(tài)字段 ， 檢查該設備是否忙 ？ 將該進程的 PCB插入到 該設備的等待隊列中 檢查本次設備分配是否安全性 ？ 將此設備分配給該進程 從其 DCT中找出與該設備連接的控制器的 COCT， 檢查該控制器是否忙 ？ 將該進程的 PCB插入到 該控制器的的等待隊列中 將該控制器分配給進程 從 COCT中找到與該控制器連接的通道的 CHCT， 檢查該通道是否忙 ？ 將該進程的 PCB插入到 該通道的的等待隊列中 將該通道分配給進程 至此，設備、控制器和通道三者都已分配成功 啟動 I/O設備，進行具體的 I/O操作 設備分配程序 華北電力大學計算機系 早期批處理系統(tǒng)中使用的虛擬技術是以脫機方式 工作的。 所以 ， 我們把這種在聯(lián)機情況下實現(xiàn)的同時與外圍設備 聯(lián)機操作的技術稱為 SPOOLing（ Simultaneous Peripheral Operation On Line） ， 外部設備聯(lián)機并行操作 ， 或稱為假脫 機技術 。 ? 輸入井模擬脫機輸入時的磁盤，用于收容 I/O設備輸入的數(shù)據(jù) ? 輸出井模擬脫機輸出時的磁盤，用于收容用戶程序的輸出數(shù)據(jù) SPOOLing技術 華北電力大學計算機系 2. 輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū) 在內(nèi)存中開辟兩個緩沖區(qū)：輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū) ? 輸入緩沖區(qū)用于暫存由輸入設備送來的數(shù)據(jù)，再傳送到輸入井 ? 輸出緩沖區(qū)用于暫存從輸出井送來的數(shù)據(jù)，再傳送給輸出設備 3. 輸入進程 SPi和輸出進程 SPo ? 進程 SPi 模擬脫機輸入時的外圍控制機，將用戶要求的數(shù)據(jù)從輸入機通 過輸入緩沖區(qū)再送到輸入井。但是通過 SPOOLing技術，可以將它改 造為一臺可供多個用戶共享的設備。 ，輸出進程將打印請求隊列的隊首取下打印表，根據(jù)要求將打印數(shù)據(jù)通過輸出緩沖區(qū)送給打印機去打印 SPOOLing技術 華北電力大學計算機系 四． SPOOLing系統(tǒng)的特點 1. 提高 I/O的速度 從對低速 I/O設備進行的 I/O操作變?yōu)閷斎刖蜉敵鼍牟僮?, 如同脫機操作一樣 ,提高了 I/O速度 ,緩和了 CPU與低速 I/O設備速度不匹 配的矛盾 . 2. 將獨占設備改造為共享設備 設備并沒有分配給任何進程 .在輸入井或輸出井中 ,分配給進程的 是一存儲區(qū)和建立一張 I/O請求表 . 3. 實現(xiàn)虛擬設備的功能 多個進程同時使用一獨享設備 ,而對每一進程而言 ,都認為自己獨 占一設備 ,不過 ,該設備是邏輯上的設備 . SPOOLing技術 華北電力大學計算機系 設備驅動程序的功能和特點 設備驅動程序的處理過程 中斷處理程序的處理過程 設備處理 華北電力大學計算機系 一． 設備驅動程序的特點 與一般的應用程序及系統(tǒng)程序有明顯的差異： 1. 是一個請求 I/O進程與設備控制器之間的一個通信程序 2. 驅動程序與 I/O設備的特性緊密相關 3. 驅動程序與 I/O控制方式緊密相關 4. 驅動程序與硬件緊密相關 設備驅動程序的功能和特點 華北電力大學計算機系 二． 設備驅動程序的功能 1. 接收上層軟件發(fā)來的抽象要求 （ 如 read命令等 ） ， 再 把它轉換成具體要求 。 5. 對于設置有通道的計算機系統(tǒng) ， 驅動程序還應能夠根 據(jù)用戶的 I/O請求 ， 自動地構成通道程序 。由于現(xiàn)代計算機系統(tǒng)設備十分復雜， I/O負 擔很重，因此，又可把 I/O進程分為輸入進程和輸出進程。 2. 保護被中斷進程的 CPU現(xiàn)場。 中斷處理程序的處理過程 華北電力大學計算機系 一． 設備無關性的基本含義是什么？ 二． 什么是字符設備和塊設備？基本特征是什么？ 三． 有哪幾種 I/O控制方式？基本原理是什么？ 四． 單緩存和雙緩存下，數(shù)據(jù)的處理時間是什么？ 五． 說明 SPOOLing系統(tǒng)的組成與工作原理。 4. 進程中斷處理，判別此次 I/O完成是正常結束中斷還是異常結束中斷，分別作相應處理。 設備驅動程序的功能和特點 華北電力大學計算機系 在設備控制器控制下， I/O設備完成了 I/O操作后，控制器 （或通道）便向 CPU發(fā)出一中斷請求，