【正文】 個記錄 A,B,C,D存放在某個磁盤的某個磁道上，該磁道劃分為 4塊，每塊存放 1條記錄。 一般是把兩次調(diào)用 SYNC的時間間隔定為 30 s。 (2) 可預(yù)見性。 (2) 指針交付 。 此時高速緩存的大小 ， 顯然不再是固定的 。 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 假設(shè)磁盤訪問序列： 98， 183， 37，122， 14， 124， 65， 67 讀寫頭起始位置： 53 安排磁頭服務(wù)序列 計算磁頭移動總距離（道數(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 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：優(yōu)先選擇距當(dāng)前磁頭最近的訪問請求進行服務(wù)，主要考慮尋道優(yōu)先 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 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) 掃描算法（電梯算法） 克服了最短尋道優(yōu)先的缺點，既考慮了距離，同時又考慮了方向 具體做法：當(dāng)設(shè)備無訪問請求時，磁頭不動；當(dāng)有訪問請求時，磁頭按一個方向移動，在移動過程中對遇到的訪問請求進行服務(wù)，然后判斷該方向上是否還有訪問請求，如果有則繼續(xù)掃描；否則改變移動方向，并為經(jīng)過的訪問請求服務(wù)，如此反復(fù) 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 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 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)單向掃描調(diào)度算法 ? 總是從 0號柱面開始向里掃描 ? 按照各自所要訪問的柱面位置的次序去選擇訪問者 ? 移動臂到達最后個一個柱面后，立即帶動讀寫磁頭快速返回到 0號柱面， ? 返回時不為任何的等待訪問者服務(wù)， ? 返回后可再次進行掃描 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 磁盤高速緩存 (Disk Cache) 1. 磁盤高速緩存的形式 是指利用內(nèi)存中的存儲空間 ， 來暫存從磁盤中讀出的一系列盤塊中的信息 。 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) FSCAN FSCAN算法實質(zhì)上是 N步 SCAN算法的簡化 ， 即FSCAN只將磁盤請求隊列分成兩個子隊列 。 N步 SCAN算法是將磁盤請求隊列分成若干個長度為 N的子隊列 ， 磁盤調(diào)度將按 FCFS算法依次處理這些子隊列 。對 SSTF算法略加修改后所形成的 SCAN算法 ， 即可防止老進程出現(xiàn) “ 饑餓 ” 現(xiàn)象 。 對于硬盤 ， 典型的旋轉(zhuǎn)速度大多為 5400 r/min， 每轉(zhuǎn)需時 ms，平均旋轉(zhuǎn)延遲時間 Tτ為 ms；對于軟盤 ， 其旋轉(zhuǎn)速度為300 r/min或 600 r/min， 這樣 ， 平均 Tτ為 50~100 ms。 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. 磁盤訪問時間 1) 尋道時間 Ts 這是指把磁臂 (磁頭 )移動到指定磁道上所經(jīng)歷的時間 。 這種結(jié)構(gòu)的磁盤主要用于大容量磁盤上 。 (3) 驅(qū)動程序與 I/O設(shè)備所采用的 I/O控制方式緊密相關(guān) 。 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. 設(shè)備處理方式 (1) 為每一類設(shè)備設(shè)置一個進程，專門用于執(zhí)行這類設(shè)備的 I/O操作 . (2) 在整個系統(tǒng)中設(shè)置一個 I/O進程，專門用于執(zhí)行系統(tǒng)中所有各類設(shè)備的 I/O操作。 (2) 檢查用戶 I/O請求的合法性 ， 了解 I/O設(shè)備的狀態(tài) ， 傳遞有關(guān)參數(shù) ， 設(shè)置設(shè)備的工作方式 。 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)備驅(qū)動程序的功能和特點 (1) 包括操作系統(tǒng)中所有設(shè)備驅(qū)動程序 由操作系統(tǒng)提供，也可以由廠家提供。 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. SPOOLing系統(tǒng)的特點 (1) 提高了 I/O的速度。 這樣 ，便可在主機的直接控制下 ， 實現(xiàn)脫機輸入 、 輸出功能 。 而對各種設(shè)備的寫操作，也都使用 write。 1) 設(shè)備分配時的靈活性 2) 易于實現(xiàn) I/O 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. 設(shè)備獨立性軟件 1) 這些公有操作包括： ① 對獨立設(shè)備的分配與回收； ② 將邏輯設(shè)備名映射為物理設(shè)備名 ， 進一步可以找到相應(yīng)物理設(shè)備的驅(qū)動程序； ③ 對設(shè)備進行保護 ， 禁止用戶直接訪問設(shè)備； ④ 緩沖管理 ， 即對字符設(shè)備和塊設(shè)備的緩沖區(qū)進行有效的管理 ， 以提高 I/O的效率； ⑤ 差錯控制 。 為了實現(xiàn)設(shè)備獨立性而引入了邏輯設(shè)備和物理設(shè)備這兩個概念 。 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. (1) 先來先服務(wù)。 Signal(RS(type))。 Signal(MS(type))。 (3) 輸出隊列 outq。 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 緩沖池 (Buffer Pool) 1. 緩沖池的組成 1. 緩沖池的組成 對于既可用于輸入又可用于輸出的公用緩沖池 ， 其中至少應(yīng)含有以下三種類型的緩沖區(qū)： ① 空 (閑 )緩沖區(qū)； ② 裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)； ③ 裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū) 。 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 513 雙機通信時緩沖區(qū)的設(shè)置 緩沖區(qū) 緩沖區(qū)A 機 B 機( a ) 單緩沖發(fā)送緩沖區(qū)接收緩沖區(qū)接收緩沖區(qū)發(fā)送緩沖區(qū)A 機 B 機( b ) 雙緩沖第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 循環(huán)緩沖 1. 循環(huán)緩沖的組成 圖 514 循環(huán)緩沖 RGGGRG165423N e x t iN e x t gRGGGRC165423N e x t iN e x t gc u r r e n t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. (1) Getbuf過程。 – 速度匹配技術(shù) – 快方的快是陣發(fā)性 (包括突發(fā)性與間歇性 )的快，而不是持續(xù)性的快 – 計算機系統(tǒng)中有哪些類型緩沖區(qū)呢？（討論） 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 五種緩沖區(qū) (1) 在 CPU和內(nèi)存間的 CACHE (2) 設(shè)在 I/O設(shè)備或控制器內(nèi)部的純硬件緩沖區(qū)， 如打印機內(nèi)部的硬緩沖區(qū) (3) 操作系統(tǒng)的內(nèi)存緩沖區(qū)，主要是 I/O緩沖 (4) 用戶程序內(nèi)自設(shè)的緩沖區(qū) (5) 脫機與假脫機技術(shù)本質(zhì)上也屬緩沖技術(shù)，即 為慢速 I/O設(shè)備在外存開設(shè)的緩沖區(qū) 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 (1) 緩和 CPU與 I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾。 (3) 計數(shù)。 同時 ， 又可實現(xiàn) CPU、 通道和 I/O設(shè)備三者的并行操作 ，從而更有效地提高整個系統(tǒng)的資源利用率 。 用于暫存從設(shè)備到內(nèi)存 ， 或從內(nèi)存到設(shè)備的數(shù)據(jù) 。 用于接收從 CPU發(fā)來的 I/O命令或有關(guān)控制信息 ， 或設(shè)備的狀態(tài) 。 可見 ，中斷驅(qū)動方式可以成百倍地提高 CPU的利用率 。 可見 ， 這樣可使CPU和 I/O設(shè)備都處于忙碌狀態(tài) ， 從而提高了整個系統(tǒng)的資源利用率及吞吐量 。 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. 局部總線 (Local Bus) 1) VESA(Video Electronic Standard Association)總線 2) PCI(Peripheral Component Interface) 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 I/O控制方式 程序 I/O方式 在程序 I/O方式中 ， 由于 CPU的高速性和 I/O設(shè)備的低速性 ， 致使 CPU的絕大部分時間都處于等待 I/O設(shè)備完成數(shù)據(jù)I/O的循環(huán)測試中 ， 造成對 CPU的極大浪費 。當(dāng)操作系統(tǒng)開始運行時，它重復(fù)地從控制器緩沖區(qū)中一次一個字節(jié)或一個字地讀這個磁盤塊的信息，并將其送入內(nèi)存中 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 控制器按照指定存儲器地址，把第一個字節(jié)送入主存 然后，按指定字節(jié)數(shù)進行數(shù)據(jù)傳送 每當(dāng)傳送一個字節(jié)后，字節(jié)計數(shù)器值減 1，直到字節(jié)計數(shù)器等于 0 此時，控制器引發(fā)中斷，通知操作系統(tǒng)，操作完成 CPU提供 被讀取塊磁盤地址 目標(biāo)存儲地址 待讀取字節(jié)數(shù) 整塊數(shù)據(jù)讀進緩沖區(qū) 核準(zhǔn)校驗 DMA工作示例 （以硬盤為例） 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 DMA工作原理 ——竊取總線控制權(quán) ? 存放輸入數(shù)據(jù)的內(nèi)存起始地址、要傳送的字節(jié)數(shù) 送入 DMA控制器的內(nèi)存地址寄存器和傳送字節(jié)計數(shù)器 中斷允許位和啟動位置成 1，啟動設(shè)備 ? 發(fā)出傳輸要求的進程進入等待狀態(tài) 執(zhí)行指令被暫時掛起，進程調(diào)度其他進程占據(jù) CPU ? 輸入設(shè)備不斷竊取 CPU工作周期，數(shù)據(jù)不斷寫入內(nèi)存 ? 傳送完畢，發(fā)出中斷信號 ? CPU接到中斷信號轉(zhuǎn)入中斷處理程序處理 ? 中斷處理結(jié)束， CPU返回原進程或切換到新的進程 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 CPU向控制器發(fā)出啟動 DMA通知和有關(guān)參數(shù) 控制器向內(nèi)存發(fā)出詢問請求 訪問內(nèi)存（讀、寫） 計數(shù)器減 1 結(jié)束否 發(fā)中斷 N Y DMA的實現(xiàn)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 3. “瓶頸”問題 圖 54 單通路 I/O系統(tǒng) 設(shè)備 1設(shè)備 2設(shè)備 3設(shè)備 4設(shè)備 5設(shè)備 6設(shè)備 7控制器 1控制器 2控制器 3控制器 4通道 1通道 2存儲器第五章 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 55 多通路 I/O系統(tǒng) I / O 設(shè)備控制器 1控制器 2通道 1通道 2存儲器I / O 設(shè)備I / O 設(shè)備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 總線系統(tǒng) (自學(xué)） 圖 56 總線型 I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu) C P U 存儲器磁盤控制器打印機控制器?其它控制器磁盤驅(qū) 動器打印機系統(tǒng)總 線第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 1. ISA和 EISA總線 1) ISA(Industry Standard Architecture) 這是為了 1984年推出的 80286型微機而設(shè)計的總線結(jié)構(gòu) 。 一旦 CPU發(fā)出指令，啟動通道，則通道獨立于 CPU工作。 以字節(jié)為單位交叉?zhèn)鬏?，?dāng)一臺傳送一個字節(jié)后，立即轉(zhuǎn)去為另一臺傳送字節(jié) 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 第五章 設(shè) 備 管