【正文】 CPU響應(yīng)后便轉(zhuǎn)向中斷處 理程序，中斷處理程序大致包含以下幾步： 1. 當(dāng)中斷處理程序開(kāi)始執(zhí)行時(shí)，都必須去喚醒阻塞的驅(qū)動(dòng)（程序）進(jìn)程。比如為所有的交互終端設(shè)置一個(gè)交互式 終端進(jìn)程。 3. 由驅(qū)動(dòng)程序向設(shè)備控制器發(fā)出 I/O命令 ， 啟動(dòng)分配到的 I/O設(shè)備 ， 完成指定的 I/O操作 ， 自己阻塞 ， 而 CPU可干別的 事 。 當(dāng)用戶進(jìn)程請(qǐng)求打印輸出時(shí)： ，將要打印的數(shù)據(jù)以文件的形式存放于此。 ? 進(jìn)程 SPo 進(jìn)程模擬脫機(jī)輸出時(shí)的外圍控制機(jī)，把用戶要求輸出的數(shù)據(jù)， 先從內(nèi)存送到輸出井，待輸出設(shè)備空閑時(shí)，再將輸出井中的數(shù)據(jù)， 經(jīng)過(guò)輸出緩沖區(qū)送到輸出設(shè)備上。 SPOOLing系統(tǒng)主要有以下 三部分（如下圖所示）： 內(nèi) 存 磁 盤 輸入設(shè)備 輸出設(shè)備 SPOOLing技術(shù) 輸入進(jìn)程 SPi輸出進(jìn)程 SPo 輸入緩沖區(qū) 輸出緩沖區(qū) 輸入井 輸出井 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 二． SPOOLing系統(tǒng)的組成 SPOOLing系統(tǒng)是對(duì)脫機(jī)輸入、輸出工作的模擬，它必須 有高速隨機(jī)外存（硬盤）的支持。 SPOOLing技術(shù) 輸入帶 衛(wèi) 星 機(jī) 打印機(jī) 卡片輸入機(jī) 主機(jī) 輸出帶 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 一． 什么是 SPOOLing技術(shù) 當(dāng)多道程序程序技術(shù)出現(xiàn)后 ， 就可以利用一道程序 ， 來(lái) 模擬脫機(jī)輸入時(shí)的外圍控制機(jī)的功能 ， 即把低速 I/O設(shè)備上的 數(shù)據(jù)傳送到高速的磁盤上；再用另一道程序來(lái)模擬脫機(jī)輸出時(shí) 外圍控制機(jī)的功能 ， 即把數(shù)據(jù)從磁盤傳送到低速 I/O設(shè)備上 。 實(shí)際上 ， 系統(tǒng)為了提高可靠性和靈活性 ， 通常采用多通路 的 I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 。 設(shè)備分配程序 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 3. 控制器控制表 COCT 系統(tǒng)為每一個(gè)控制器都配置了一張用于記錄本控制器 情況的 控制器控制表 4. 通道控制表 CHCT 系統(tǒng)為每一個(gè) 通道 都配置了一張用于記錄本 通道 情況 的 通道控制表 設(shè)備分配程序 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 設(shè)備分配的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖 SDT集合 SDT DCT集合 DCT COCT集合 COCT CHCT集合 CHCT 設(shè)備分配程序 表目 1 …… 表目 i …… 設(shè)備類型 設(shè)備標(biāo)識(shí)符 進(jìn)程標(biāo)識(shí)符 DCT表指針 驅(qū)動(dòng)程序入口地址 表目 1 …… 表目 i …… 設(shè)備類型 設(shè)備標(biāo)識(shí)符 設(shè)備狀態(tài) （ 等待 /不等待，忙 /閑） COCT表指針 重復(fù)執(zhí)行的次數(shù)或時(shí)間 設(shè)備隊(duì)列的隊(duì)首指針 設(shè)備隊(duì)列的隊(duì)尾指針 表目 1 …… 表目 i …… 控制器標(biāo)識(shí)符 控制器狀態(tài)（忙 /閑） CHCT表指針 控制器隊(duì)列的隊(duì)首指針 控制器隊(duì)列的隊(duì)尾指針 表目 1 …… 表目 i …… 通道標(biāo)識(shí)符 通道狀態(tài)（忙 /閑） COCT表指針 通道隊(duì)列的隊(duì)首指針 通道隊(duì)列的隊(duì)尾指針 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 二． 設(shè)備分配的流程 對(duì)于具有單通路的系統(tǒng)，則當(dāng)進(jìn)程提出 I/O請(qǐng)求后，系統(tǒng) 進(jìn)行設(shè)備分配的流程圖如下圖 。在具有多條通 路的情況下，一個(gè)設(shè)備可與多個(gè)控制器相連接。其隊(duì)首 指針指向隊(duì)首 PCB，在有的系統(tǒng)中還設(shè)置了隊(duì)尾指針。 1. 系統(tǒng)設(shè)備表 SDT 在整個(gè)系統(tǒng)中 ， 有一張系統(tǒng)設(shè)備表 （ SDT） ， 用于記錄 系統(tǒng)中全部設(shè)備的信息 。 設(shè)備分配的策略 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 設(shè)備分配的策略 2. 易于實(shí)現(xiàn) I/O重定向 用于 I/O操作的設(shè)備可以更換，重定向即而不必改變應(yīng)用程序。 設(shè)備分配的策略 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 四． 設(shè)備獨(dú)立性（ Device Independence） 為了提高 OS的可適應(yīng)性和可擴(kuò)展性，目前幾乎所有的 OS都 實(shí)現(xiàn)了 設(shè)備的獨(dú)立性 （也稱為 設(shè)備無(wú)關(guān)性 ）。 只有當(dāng)進(jìn)程所請(qǐng)求 的設(shè)備已被另一個(gè)進(jìn)程占用時(shí) ， 進(jìn)程才進(jìn)入阻塞狀態(tài) 。 設(shè)備分配的策略 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 三． 設(shè)備分配中的安全性 1. 安全分配方式 每當(dāng)進(jìn)程發(fā)出一個(gè) I/O請(qǐng)求后 ， 便進(jìn)入阻塞狀態(tài) ， 直到 其 I/O操作完成時(shí)才被喚醒 。虛擬設(shè)備屬于邏輯設(shè)備。 它不僅往往造成設(shè)備利用率低 ， 而且還 會(huì)引起系統(tǒng)死鎖 。 每當(dāng) 進(jìn)程向系統(tǒng)提出 I/O請(qǐng)求時(shí) ， 設(shè)備分配程序按照一定 的策略 ， 把其所需的設(shè)備及其有關(guān)資源 （ 如緩沖區(qū) 、 控制器和通道 ） 分配給該進(jìn)程 。 對(duì)于同時(shí)用于輸入 /輸出的公用緩沖池，至少含有三種類 型的緩沖區(qū)：空緩沖區(qū)、裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)和裝滿輸出數(shù) 據(jù)的緩沖區(qū)。 我們 可以將多個(gè)緩沖區(qū)組織成循環(huán)隊(duì)列的形式 （ 如下圖所示 ） 。所以雙緩沖進(jìn)一步加快了 I/O的速度，提高了設(shè)備的利用率。但是對(duì)緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)的輸入和提取是串行工作 的。 緩沖的引入 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 二． 可以減少對(duì) CPU的中斷頻率，放寬對(duì)中斷響應(yīng)時(shí)間的限制 如果 I/O操作每傳送一個(gè)字節(jié)就要產(chǎn)生一次中斷，那么設(shè) 置了 n個(gè)字節(jié)的緩沖區(qū)后，則可以等到緩沖區(qū)滿才產(chǎn)生中斷， 這樣中斷次數(shù)就減少到 1/n，而且中斷響應(yīng)的時(shí)間也可以相應(yīng) 的放寬。 由于打印機(jī)的速 度跟不上 CPU， 而使得 CPU長(zhǎng)時(shí)間的等待 。 所以 OS必須組織和管理好這些緩沖區(qū) 。 數(shù)組多路通道是將數(shù)組選擇通道的傳輸 速率高和字節(jié)多路通道的分時(shí)并行操作的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái) ， 形 成的一種新的通道 。 I/O通道控制方式 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 2. 數(shù)組選擇通道 （ Block Selector Channel） 這種通道雖然可以連接多臺(tái) I/O設(shè)備 ， 但是它只有一個(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 ， 其數(shù)據(jù)傳送是按數(shù)組方式進(jìn)行 。根據(jù)信息交換方式，可以把通道分成以下 三種類型： 1. 字節(jié)多路通道（ Byte Multiplexor Channel） 在這種通道中，通常都含有較多個(gè)（ 8， 16， 32）非分配 型子通道，每一個(gè)子通道連接一臺(tái) I/O設(shè)備。 I/O通道控制方式 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 I/O通道控制方式 System BusProcessorI/O BusI/OControllerI/OControllerI/OControllerI/OControllerMemoryChannelProcessor華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 二． 通道程序 通道是通過(guò)執(zhí)行通道程序，并與設(shè)備控制器來(lái)共同 實(shí)現(xiàn)對(duì) I/O設(shè)備的控制。 I/O通道控制方式 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 一． I/O通道控制方式的引入 由于 DMA每次只能執(zhí)行一條 I/O指令 ， 不能滿足復(fù)雜的 I/O 操作要求 。 可見(jiàn) ， DMA方式較之中斷驅(qū)動(dòng)方式 ， 又是成百倍地減少了 CPU對(duì) I/O控制的干預(yù) ， 進(jìn)一步提高了 CPU與 I/O設(shè)備的并行操作 程度 。 為了進(jìn)一步減少 CPU對(duì) I/O的干預(yù)，引入了直接存儲(chǔ)器訪 問(wèn)（ Direct Memory Access）控制方式。僅當(dāng)輸完一個(gè)數(shù)據(jù) 時(shí)，才需 CPU花費(fèi)極短的時(shí)間去進(jìn)行中斷處理。此時(shí)， CPU與 I/O設(shè)備處于并行工作狀態(tài)。但是它管理簡(jiǎn)單，在要求不高的場(chǎng) 合可以被采用。 程序 I/O方式 中斷驅(qū)動(dòng) I/O控制方式 直接存儲(chǔ)器訪問(wèn) DMA控制方式 I/O通道控制方式 I/O控制方式 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 在早期的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中 ， 由于沒(méi)有中斷機(jī)構(gòu) ， 處理機(jī)對(duì) I/O設(shè)備直接進(jìn)行控制 ， 采取程序 I/O（ Programmed I/O） 方式 或稱為忙 等待方式 。 一般可以利用假脫機(jī)技術(shù) （ SPOOLing技術(shù) ） 實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備 。 顯然 ， 共享設(shè) 備必須是可尋址的和可隨機(jī)訪問(wèn)的設(shè)備 。字符設(shè)備的基本特征是： ① 傳輸速率較低； ② 不可尋址，即不 能指定輸入時(shí)的源地址或輸出時(shí)的目標(biāo)地址； ③ 字符設(shè)備的 I／ O常 采用中斷驅(qū)動(dòng)方式。典型的塊設(shè)備 是磁盤，每個(gè)盤塊的大小為 512B～ 4KB，磁盤設(shè)備的基本特征是： ① 傳輸速率較高，通常每秒鐘為幾兆位； ② 它是可尋址的，即可隨 機(jī)地讀 /寫任意一塊； ③ 磁盤設(shè)備的 I/O采用 DMA方式。 典型的設(shè)備有磁帶機(jī) 、 磁盤機(jī) 、 光盤機(jī)等 。 I/O系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 終端 打印機(jī) 多 路 通道 存儲(chǔ)器 CPU 選擇通道 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 一． I/O設(shè)備的類型 I/O設(shè)備的種類繁多