【正文】 多，有操作碼、內(nèi)存地址、計(jì)數(shù)（讀 或?qū)憯?shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)）、通道程序結(jié)束位 P和記錄結(jié)束標(biāo) 志 R。一個(gè)子通道完成一個(gè)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(gè)子通道使 用。 可見 ， 它適于連接高速設(shè)備 （ 如磁盤 機(jī) 、 磁帶機(jī) ） ， 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(shí)而計(jì)算 ， 時(shí)而輸出的 。 這時(shí) ， 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(xué)計(jì)算機(jī)系 每當(dāng)一個(gè)用戶進(jìn)程發(fā)出一個(gè) I/O請(qǐng)求時(shí)， OS便在主存中為 之分配一個(gè)緩沖區(qū)。 此時(shí) 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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算 。 但是如果兩者的速度相差甚遠(yuǎn)時(shí) ， 雙緩沖的效果就不夠 理想了 。 操作系統(tǒng) 用戶進(jìn)程 輸入 傳送 I/O設(shè)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(xué)計(jì)算機(jī)系 當(dāng)系統(tǒng)配置較多的設(shè)備時(shí)，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(shè)備分配的策略 設(shè)備分配程序 SPOOLing技術(shù) 設(shè)備分配 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 一． 根據(jù)設(shè)備的固有屬性而采取的策略 1. 獨(dú)享方式 獨(dú)享方式是指將一個(gè)設(shè)備分配給某進(jìn)程后 ， 便一直由 它獨(dú)占 ， 直至該進(jìn)程完成或釋放該設(shè)備為止 ， 系統(tǒng)才能將 該設(shè)備分配給其它進(jìn)程使用 。但是這些進(jìn)程對(duì)設(shè)備的訪問需進(jìn)行合理的調(diào)度。 2. 優(yōu)先級(jí)高者優(yōu)先 對(duì)優(yōu)先權(quán)高的進(jìn)程所提出的 I/O請(qǐng)求賦予高優(yōu)先權(quán)，在形 成設(shè)備隊(duì)列時(shí)，將優(yōu)先級(jí)高的進(jìn)程排在設(shè)備隊(duì)列前面，先得 到分配。 但是這種分配算法使得 CPU與 I/O設(shè)備串行工作 ， 設(shè)備的利用率比較低 。 例如進(jìn)程 P1發(fā)出第一個(gè) I/O請(qǐng)求 ， 占有了資源 1后 ， 在 繼續(xù)向前推進(jìn)時(shí) ， 又要申請(qǐng)資源 2；此時(shí) ， 進(jìn)程 P2卻占有了 資源 2， 在繼續(xù)向前推進(jìn)時(shí) ， 又要申請(qǐng)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(shè)備（鍵盤和顯示 器）用一個(gè)公共的邏輯設(shè)備名 CON（ Console—控制臺(tái)），并由 同一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序來驅(qū)動(dòng)和控制；并行打印機(jī)的邏輯設(shè)備名 為 PRN或 LPTi；異步串行通訊口的邏輯設(shè)備名為 AUX或 COMi等等 設(shè)備分配的策略 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 總之 ， 使用邏輯設(shè)備名是操作系統(tǒng)對(duì)用戶程序的設(shè)備獨(dú)立 性的具體支持 。 邏輯設(shè)備名 物理設(shè)備名 驅(qū)動(dòng)程序入口地址 /dev/tty 3 1024 /dev/print 5 2046 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 設(shè)備分配程序是負(fù)責(zé)向?qū)ο到y(tǒng)提出 I/O請(qǐng)求的進(jìn) 程分配設(shè)備 ， 及其相應(yīng)的控制器和通道 。 設(shè)備分配程序 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 2. 設(shè)備控制表 DCT 系統(tǒng)為每一個(gè)設(shè)備都配置了一張?jiān)O(shè)備控制表 （ DCT） ， 用于記錄該設(shè)備的情況 。若 與該設(shè)備相連接的控制器或通道處于 “ 忙 ” 狀態(tài)，而不能啟動(dòng)該設(shè) 備，則將設(shè)備的等待標(biāo)志置 “ l”。 ? 重復(fù)執(zhí)行次數(shù) 外部設(shè)備在傳送數(shù)據(jù)時(shí)，若發(fā)生信息傳送錯(cuò)誤，系統(tǒng)并不立即 認(rèn)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(gè)該類設(shè)備的 DCT。 設(shè)備分配程序 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 忙 不忙 不安全 安全 不忙 忙 忙 不忙 進(jìn)程 P提出所需的 I/O設(shè)備 根據(jù)物理設(shè)備名 ， 從 SDT中找出該設(shè)備的 DCT 由 DCT的設(shè)備狀態(tài)字段 ， 檢查該設(shè)備是否忙 ？ 將該進(jìn)程的 PCB插入到 該設(shè)備的等待隊(duì)列中 檢查本次設(shè)備分配是否安全性 ？ 將此設(shè)備分配給該進(jìn)程 從其 DCT中找出與該設(shè)備連接的控制器的 COCT， 檢查該控制器是否忙 ？ 將該進(jìn)程的 PCB插入到 該控制器的的等待隊(duì)列中 將該控制器分配給進(jìn)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(jìn)程的 PCB插入到 該通道的的等待隊(duì)列中 將該通道分配給進(jìn)程 至此，設(shè)備、控制器和通道三者都已分配成功 啟動(dòng) I/O設(shè)備，進(jìn)行具體的 I/O操作 設(shè)備分配程序 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 早期批處理系統(tǒng)中使用的虛擬技術(shù)是以脫機(jī)方式 工作的。 所以 ， 我們把這種在聯(lián)機(jī)情況下實(shí)現(xiàn)的同時(shí)與外圍設(shè)備 聯(lián)機(jī)操作的技術(shù)稱為 SPOOLing（ Simultaneous Peripheral Operation On Line） ， 外部設(shè)備聯(lián)機(jī)并行操作 ， 或稱為假脫 機(jī)技術(shù) 。 ? 輸入井模擬脫機(jī)輸入時(shí)的磁盤，用于收容 I/O設(shè)備輸入的數(shù)據(jù) ? 輸出井模擬脫機(jī)輸出時(shí)的磁盤，用于收容用戶程序的輸出數(shù)據(jù) SPOOLing技術(shù) 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 2. 輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū) 在內(nèi)存中開辟兩個(gè)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(shè)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(shè)備 3. 輸入進(jìn)程 SPi和輸出進(jìn)程 SPo ? 進(jìn)程 SPi 模擬脫機(jī)輸入時(shí)的外圍控制機(jī)，將用戶要求的數(shù)據(jù)從輸入機(jī)通 過輸入緩沖區(qū)再送到輸入井。但是通過 SPOOLing技術(shù)，可以將它改 造為一臺(tái)可供多個(gè)用戶共享的設(shè)備。 ，輸出進(jìn)程將打印請(qǐng)求隊(duì)列的隊(duì)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(jī)去打印 SPOOLing技術(shù) 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 四． SPOOLing系統(tǒng)的特點(diǎn) 1. 提高 I/O的速度 從對(duì)低速 I/O設(shè)備進(jìn)行的 I/O操作變?yōu)閷?duì)輸入井或輸出井的操作 , 如同脫機(jī)操作一樣 ,提高了 I/O速度 ,緩和了 CPU與低速 I/O設(shè)備速度不匹 配的矛盾 . 2. 將獨(dú)占設(shè)備改造為共享設(shè)備 設(shè)備并沒有分配給任何進(jìn)程 .在輸入井或輸出井中 ,分配給進(jìn)程的 是一存儲(chǔ)區(qū)和建立一張 I/O請(qǐng)求表 . 3. 實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備的功能 多個(gè)進(jìn)程同時(shí)使用一獨(dú)享設(shè)備 ,而對(duì)每一進(jìn)程而言 ,都認(rèn)為自己獨(dú) 占一設(shè)備 ,不過 ,該設(shè)備是邏輯上的設(shè)備 . SPOOLing技術(shù) 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的功能和特點(diǎn) 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的處理過程 中斷處理程序的處理過程 設(shè)備處理 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 一． 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的特點(diǎn) 與一般的應(yīng)用程序及系統(tǒng)程序有明顯的差異： 1. 是一個(gè)請(qǐng)求 I/O進(jìn)程與設(shè)備控制器之間的一個(gè)通信程序 2. 驅(qū)動(dòng)程序與 I/O設(shè)備的特性緊密相關(guān) 3. 驅(qū)動(dòng)程序與 I/O控制方式緊密相關(guān) 4. 驅(qū)動(dòng)程序與硬件緊密相關(guān) 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的功能和特點(diǎn) 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 二． 設(shè)備驅(qū)動(dòng)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(zhuǎn)換成具體要求 。 5. 對(duì)于設(shè)置有通道的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) ， 驅(qū)動(dòng)程序還應(yīng)能夠根 據(jù)用戶的 I/O請(qǐng)求 ， 自動(dòng)地構(gòu)成通道程序 。由于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)備十分復(fù)雜， I/O負(fù) 擔(dān)很重，因此，又可把 I/O進(jìn)程分為輸入進(jìn)程和輸出進(jìn)程。 2. 保護(hù)被中斷進(jìn)程的 CPU現(xiàn)場(chǎng)。 中斷處理程序的處理過程 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 一． 設(shè)備無關(guān)性的基本含義是什么？ 二． 什么是字符設(shè)備和塊設(shè)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(shí)間是什么？ 五． 說明 SPOOLing系統(tǒng)的組成與工作原理。 4. 進(jìn)程中斷處理，判別此次 I/O完成是正常結(jié)束中斷還是異常結(jié)束中斷，分別作相應(yīng)處理。 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的功能和特點(diǎn) 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 在設(shè)備控制器控制下， I/O設(shè)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(qǐng)求，