【正文】 在輸入時 ， 它存放把數(shù)據(jù)從設(shè)備傳送到內(nèi)存的起始目標(biāo)地址；在輸出時 ， 它存放由內(nèi)存到設(shè)備的內(nèi)存源地址 。 存放本次 CPU要讀或?qū)懙淖?(節(jié) )數(shù)。 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 2. 通道程序 (1) 操作碼。 (5) 記錄結(jié)束標(biāo)志 R。 (3) 提高 CPU和 I/O設(shè)備之間的并行性。 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 3. 進程同步 (1) Nexti指針追趕上 Nextg指針。 隊首指針 F(emq)和隊尾 L(emq)指針分別指向該隊列的首尾緩沖區(qū) 。 Wait(MS(type))。 Addbuf(type, number)。 (2) 共享設(shè)備。 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 3. 設(shè)備分配中的安全性 1) 安全分配方式 2) 不安全分配方式 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 設(shè)備獨立性 1. 設(shè)備獨立性 (Device Independence) 為了提高 OS的可適應(yīng)性和可擴展性 ， 在現(xiàn)代 OS中都毫無例外地實現(xiàn)了設(shè)備獨立性 ， 也稱為設(shè)備無關(guān)性 。 因此 ， 系統(tǒng)須具有將邏輯設(shè)備名稱轉(zhuǎn)換為某物理設(shè)備名稱的功能 ， 這非常類似于存儲器管理中所介紹的邏輯地址和物理地址的概念 。 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 2) 向用戶層 (或文件層 ) 無論何種設(shè)備， 它們向用戶所提供的接口應(yīng)該是相同的。 該技術(shù)是利用專門的外圍控制機 ， 將低速 I/O設(shè)備上的數(shù)據(jù)傳送到高速磁盤上；或者相反 。 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 2. SPOOLing系統(tǒng)的組成 圖 519 SPOOLing系統(tǒng)的組成 輸入進 程 SPi輸入進 程 SPo輸入緩 沖區(qū) Bi輸出緩 沖區(qū) Bo輸入井輸出井磁盤輸入設(shè) 備輸出設(shè) 備第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 3. 共享打印機 共享打印機技術(shù)已被廣泛地用于多用戶系統(tǒng)和局域網(wǎng)絡(luò)中 。 (3) 實現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能。 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 (3) 每個設(shè)備驅(qū)動程序處理一種設(shè)備類型 每個設(shè)備一個驅(qū)動程序或者一類設(shè)備一個驅(qū)動程序或者幾類相近的設(shè)備一個驅(qū)動程序 (4)一個設(shè)備驅(qū)動程序有多個子程序組成 ,每個子程序?qū)嵤┮粋€或一組物理操作 如在 UNIX中，設(shè)備驅(qū)動程序由 read（實施讀設(shè)備的物理操作）、 write（寫設(shè)備）、 open（設(shè)備初始化）、close、 control（控制和設(shè)置設(shè)備）、 int（該設(shè)備的中斷處理）等若干子程序構(gòu)成。 (4) 及時響應(yīng)由控制器或通道發(fā)來的中斷請求 ， 并根據(jù)其中斷類型調(diào)用相應(yīng)的中斷處理程序進行處理 。 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 3. 設(shè)備驅(qū)動程序的特點 (1) 驅(qū)動程序主要是指在請求 I/O的進程與設(shè)備控制器之間的一個通信和轉(zhuǎn)換程序。 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 設(shè)備驅(qū)動程序的處理過程 1. 2. 檢查 I/O 3. 讀出和檢查設(shè)備的狀態(tài) 4. 傳送必要的參數(shù) 5. 工作方式的設(shè)置 6. 啟動 I/O設(shè)備 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 圖 520 中斷現(xiàn)場保護示意圖 P S W程序狀 態(tài)字P C ( N ＋ 1)程序計 數(shù)器R0Rn?寄存器??開始返回用戶程 序 中斷服 務(wù)子例程P S WP C ( N ＋ 1)中斷棧TT ＋ M線指針YNN － 1R0Rn?第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 喚醒被 阻塞的驅(qū)動程 序進程對被中 斷進程的C P U 環(huán)境進 行保護分析中 斷原因，轉(zhuǎn)入相應(yīng)的 中斷處理程 序終端中 斷處理程 序打印機 中斷處理程 序磁盤中 斷處理程 序?恢復(fù)被 中斷進程的 C P U 現(xiàn)場?返回被 中斷的進程，繼續(xù)執(zhí) 行中斷請 求信號圖 521 中斷處理流程 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 磁盤存儲器管理 磁盤性能簡述 1. G a p1 0 2 0 3 1 29 2 29 3F i e l d G a p F i e l d G a p G a p F i e l d G a p F i e l d G a p17 7 41 5 1 5 20 17 7 41 5 1 5 20ID D a t a ID D a t aG a p1 29 2 29 3F i e l d G a p F i e l d17 7 41 5 1 5 20ID D a t aS e c t o r P h y s i c a l S e c t o r 0 P h y s i c a l S e c t o r 1 P h y s i c a l S e c t o r 2 9B y t e sS y n c hB y t eT r a c kH e a dS e c t o rB y t e s 1 2 1 1CRC3S y n c hB y t eD a t a CRC1 5 1 2 26 0 0 B y t e s / S e c t o rG a p圖 522 磁盤的格式化 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 2. 磁盤的類型 1) 這種磁盤在每條磁道上都有一讀 /寫磁頭 ， 所有的磁頭都被裝在一剛性磁臂中 。 為能訪問該盤面上的所有磁道 ， 該磁頭必須能移動以進行尋道 。 這樣 ， 對一般的溫盤 ， 其尋道時間將隨尋道距離的增加而增大 ， 大體上是 5~30 ms。 Tt的大小與每次所讀 /寫的字節(jié)數(shù) b和旋轉(zhuǎn)速度有關(guān)： rNbTt ?其中 ， r為磁盤每秒鐘的轉(zhuǎn)數(shù)； N為一條磁道上的字節(jié)數(shù) ， 當(dāng)一次讀 /寫的字節(jié)數(shù)相當(dāng)于半條磁道上的字節(jié)數(shù)時 ， Tt與Tτ相同 ， 因此 ， 可將訪問時間 Ta表示為： rNbrTT sa ??? 21第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 磁盤調(diào)度 1. 先來先服務(wù) FCFS(FirstCome, First Served) 優(yōu)點：簡單，公平； 缺點：效率不高，相臨兩次請求可能會造成最內(nèi)到最外的柱面尋道，使磁頭反復(fù)移動，增加了服務(wù)時間，對機械也不利 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 2. 最短尋道時間優(yōu)先 SSTF(Shortest Seek Time First) 優(yōu)點：改善了磁盤平均服務(wù)時間； 缺點：造成某些訪問請求長期等待得不到服務(wù) 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 圖 524 SSTF調(diào)度算法 圖 523 FCFS調(diào)度算法 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 3. 掃描 (SCAN)算法 1) 進程“饑餓”現(xiàn)象 SSTF算法雖然能獲得較好的尋道性能 ， 但卻可能導(dǎo)致某個進程發(fā)生 “ 饑餓 ” (Starvation)現(xiàn)象 。 我們把這一現(xiàn)象稱為 “ 磁臂粘著 ” (Armstickiness)。 當(dāng)正在處理某子隊列時 ， 如果又出現(xiàn)新的磁盤 I/O請求 ， 便將新請求進程放入其他隊列 ， 這樣就可避免出現(xiàn)粘著現(xiàn)象 。 在掃描期間 ， 將新出現(xiàn)的所有請求磁盤 I/O的進程 ， 放入另一個等待處理的請求隊列 。 高速緩存在內(nèi)存中可分成兩種形式 。 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 2. 數(shù)據(jù)交付方式 系統(tǒng)可以采取兩種方式 ， 將數(shù)據(jù)交付給請求進程： (1) 數(shù)據(jù)交付 。 后一種方式由于所傳送的數(shù)據(jù)量少 ， 因而節(jié)省了數(shù) 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 3. 置換算法 由于請求調(diào)頁中的聯(lián)想存儲器與高速緩存 (磁盤 I/O中 )的工作情況不同 ， 因而使得在置換算法中所應(yīng)考慮的問題也有所差異 。 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 4. 周期性地寫回磁盤 在 UNIX系統(tǒng)中專門增設(shè)了一個修改 (update)程序 ， 使之在后臺運行 ， 該程序周期性地調(diào)用一個系統(tǒng)調(diào)用 SYNC。 而在 MSDOS中所采用的方法是：只要高速緩存中的某盤塊數(shù)據(jù)被修改 ， 便立即將它寫回磁盤 ， 并將這種高速緩存稱為 “ 寫穿透 、 高速緩存 ” (writethrough cache)。現(xiàn)在要順序處理這些記錄，如果磁盤轉(zhuǎn)速為 20ms轉(zhuǎn)一圈，處理程序讀出一個記錄后花 5ms的時間進行處理。 (2) RAID 1級。 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 RAID的優(yōu)點 ? 可用性 ? 容量 ? 性能 好處： 通過把多個磁盤組織在一起，作為一個邏輯卷提供磁盤跨越功能 通過把數(shù)據(jù)分成多個數(shù)據(jù)塊，并行寫入 /讀出多個磁盤，以提高訪問磁盤的速度 通過鏡像或校驗操作，提供容錯能力 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 ? RAID0 數(shù)據(jù)分條技術(shù) 整個邏輯盤的數(shù)據(jù)被分散分布在多個物理盤上，并行讀寫。 (3) 性能 /價格比高。（兩個盤上實施，數(shù)據(jù)冗余） 50% 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 ? RAID0+1 4個盤 ? RAID3 3個盤（一個專為校驗盤） ? RAID5 無專門校驗盤，校驗數(shù)據(jù)分布在多個盤上 至少 3個盤，（ N1） /N 一個磁盤故障時，控制器可從其他尚存的磁盤上重新恢復(fù) /生成丟失的數(shù)據(jù)而不影響數(shù)據(jù)的可用性 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 RAID6是一種維奇偶校驗存取的磁盤陣列 .它的冗余的檢 ,糾錯信息均勻分布在所有盤上 ,而數(shù)據(jù)仍然以大小可以變化的塊交叉方式存放于各盤 .這類陣列容許 2盤出錯 . RAID7在 RAID6基礎(chǔ)上增加了 cache技術(shù) . 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 ? Raid levels 0 through 2 ? Backup and parity drives are shaded 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 ? Raid levels 3 through 5 ? Backup and parity drives are shaded 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 3. RAID的優(yōu)點 (1) 可靠性高。 (4) RAID 5級。并計算優(yōu)化總處理時間。 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 提高磁盤 I/O速度的其它方法 1. 提前讀 (ReadAhead) 2. 延遲寫 3. 優(yōu)化物理塊的分布 4. 虛擬盤 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 ? 例子 ? 假設(shè)有 4