【正文】 例如，若 s_nfree的原先值為 87，則將釋放塊號登記在 s_free[88]中，然后s_nfree加 1。 如360KB的軟盤 ， 每個物理塊為 512字節(jié) ， 位圖只占用 90個字節(jié) 125 第七章 設備管理 成組鏈接法 ? UNIX采用此法 126 第七章 設備管理 原理 ? 在 UNIX中中有一個整型數(shù)組 s_free[l00] 和一個整型變量 s_nfree。 ? 例如把一空閑塊插入鏈時 ， 要把鏈首指針 (原指向第一個空閑塊 )寫該空閑塊中 ， 然后讓鏈首指針指向該空閑塊 。 起始空閑盤塊號 盤塊數(shù) 2 4 9 3 15 5 。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。 92 第七章 設備管理 SPOOLing系統(tǒng) Simultaneaus Periphernal Operations OnLine(外部設備同時聯(lián)機操作）。 90 第七章 設備管理 虛擬分配是針對虛擬設備而言的 。 ? 若對這些設備不采用獨享分配就會造成混亂 。因此在系統(tǒng)中要正確地對它們進行配置和資源匹配；當設備撤除、添置和進行系統(tǒng)升級時，配置過程往往是一個困難的過程 PnP技術的產生 78 第七章 設備管理 （ 1）支持 I/O設備及部件的自動配置，使用戶能夠簡單方便地使用系統(tǒng)擴充設備 （ 2）減少由制造商裝入的種種用戶支持和限制，簡化部件的硬件跳接設置，使 I/O附加卡和部件不再具有人工跳接線設置電路 PnP技術的特點 79 第七章 設備管理 （ 3）在主機板和附加卡上保存系統(tǒng)資源的配置參數(shù)和分配狀態(tài)，有利于系統(tǒng)對整個 I/O資源的分配和控制 （ 4）支持和兼容各種操作系統(tǒng)平臺，具有很強的擴展性和可移植性。當 USB設備收到這些數(shù)據和命令后將按照先進先出的原則按隊列方式處理到達的數(shù)據 （ 4）批傳輸方式 用來傳輸要求正確無誤的數(shù)據。 ? AGP使用 32位數(shù)據總線，工作頻率為 ? AGP 1x的數(shù)據傳輸率可達 266MB/s， AGP 2x在一個時鐘周期的上升沿和下降沿各傳輸一次資料，其數(shù)據傳輸率可達到 533MB／ s，而 AGP 4x的理論傳輸率為 ／ s。 ? ISA槽是一個黑色的 62＋ 36線插槽。 52 第七章 設備管理 ? 環(huán)形緩沖技術是在主存中分配一組大小相等的存儲區(qū)作為緩沖區(qū) ， 并將這些緩沖區(qū)鏈接起來形成環(huán)形緩沖區(qū)鏈 。 讀入數(shù)據時，首先輸入設備向 buf1填入數(shù)據，然后進程從 buf1提取數(shù)據，在進程從 buf1提取數(shù)據的同時。 47 第七章 設備管理 ? 緩沖技術可以用硬件緩沖器來實現(xiàn) ， 在設備控制器中有硬件緩沖器 ， 通常容量較小 ， 一般為 1個字節(jié) 。 ? 執(zhí)行 CCW中的通道指令 ， 進行實際的 I/O操作 ， 執(zhí)行完畢后 ， 如果還有下一條指令 ， 則返回前一步 ， 否則轉下一步 。 如磁帶機 。 字節(jié)多路通道主要用來控制低速 、 并且以字節(jié)為基本傳送單位的設備 。 ? 通道在 CPU的控制下獨立地執(zhí)行 通道程序 ， 對外部設備的 I/O操作進行控制 ， 以實現(xiàn)內存與外設之間成批的數(shù)據交換 。 29 第七章 設備管理 30 第七章 設備管理 ? 外部設備通常由機械的和電子的兩部分組成 ，電子部分構成控制器 ， 也叫適配器 。 中斷處理程序喚醒 A， 返回 B的斷點繼續(xù)執(zhí)行 。如果設備較多時，中斷次數(shù)會很多，使 CPU的計算時間大大減少。 浪費大量 CPU時間 22 第七章 設備管理 I/O中斷方式 I/O控制器能發(fā)中斷 。 16 第七章 設備管理 圖示 17 第七章 設備管理 設備的分配 ? 為進程分配設備是設備管理的主要功能之一 。 ? 這種設備管理方法無疑是個重大的突破 。 ? 與此有關的技術有：通道技術和緩沖技術 。 如果一個系統(tǒng)中有若干臺相同的設備 ， 用戶編程時不指定使用哪一個具體的設備 ， 而僅說明要使用哪一類設備 ， 系統(tǒng)根據當前這一類設備的具體狀況給用戶分配一臺具體的設備 。 ? 塊設備 ： I/O傳輸?shù)膯挝皇菈K，如磁盤、磁帶。 如打印機 ? 高速設備：每秒數(shù)百 K到數(shù)兆 。 ? 虛擬設備： 在一類設備上模擬另一類設備 ， 常用共享設備模擬獨占設備 ， 用高速設備模擬低速設備 ，被模擬的設備稱為虛 擬 設備 6 第七章 設備管理 設備管理的目標 設備獨立性 所謂設備獨立性： 用戶在編制程序時 ， 使用邏輯設備名 ， 由系統(tǒng)實現(xiàn)從邏輯設備到物理設備 （ 實際設備 ） 的轉換 。但用戶可以做一次聯(lián)機操作命令 Ctrl+P， 則輸出數(shù)據可以在打印機上打印出來 。 12 第七章 設備管理 ? 設備管理程序力圖隱蔽上述各種設備的差別 ，向用戶提供統(tǒng)一的設備使用接口 ， 這會給系統(tǒng)的設計帶來困難 ， 但方便了用戶 。 ? 設備屬性： 設備的相應特性和類型 ? 設備 I/O總線 地址 ： 設備和 CPU是通過 I/O總線連接起來的 ， 它在總線上有個地址 。它有兩個寄存器： 數(shù)據緩沖寄存器 、 控制寄存器 。 A從 M取數(shù)處理 。 設備開始工作 。 ? 中斷方式的數(shù)據傳送是由 CPU控制完成的。 ? 當一個系統(tǒng)配置的設備較多時， I/O操作較為頻繁的情況下， CPU可能完全陷入 I/O處理，這樣會大大地降低計算機系統(tǒng)的效率。 35 第七章 設備管理 通道的種類 ? 字節(jié)多路通道： 字節(jié)多路通道是以字節(jié)為基本傳輸單位 。如磁盤 。 ? 系統(tǒng)首先為 I/O操作分配通道和外設 ， 然后按I/O請求生成通道程序并存入內存 ， 把起始地址送入通道的首地址寄存器 （ CAW） 。 計算機系統(tǒng)中的各種設備 (包括中央處理機 )的運行速度差異甚大 ， CPU的運行速度是以微秒甚至以納秒計 ， 而設備的運行速度則是以毫秒甚至以秒計； （ 速度的差異 ） 45 第七章 設備管理 另一方面系統(tǒng)的 負荷也不均勻 ， 有時處理機進行大量的計算工作 ， 沒有 I/O操作 ， 有時又會進行大量的 I/O操作 ， 這兩個極端都會造成系統(tǒng)中的一些設備過于繁忙 ， 一部分設備過于空閑 ， 嚴重地影響 CPU與外設的并行工作 。 對于輸出：進程先將數(shù)據傳入緩沖區(qū)， OS再將數(shù)據送出到設備。 但若兩者速度相差甚遠時 ，效果不太理想 。 ? 55 第七章 設備管理 ? 緩沖池由內存中一組大小相等的緩沖區(qū)組成 ，池中各緩沖區(qū)的大小與用于 I/O的設備的基本信息單位相似 ， 緩沖池屬于系統(tǒng)資源 ， 由系統(tǒng)進行管理 。 ? PCI槽的時鐘頻率為 ， 32位 PCI的數(shù)據傳輸率為 133MB／ s， 大大高于 ISA。 ? USB接口適用于低、中速的外圍設備如鍵盤、鼠標、打印機、數(shù)碼相機、調制解調器、掃描儀等。 ? SCSI接口從技術和性能上說，其始終擁有著頂級設備的特征。 85 第七章 設備管理 設備分配算法 ? 先請求先服務 ? 優(yōu)先級高的優(yōu)先服務 86 第七章 設備管理 設備分配技術 根據設備的特性把設備分成獨占設備 、 共享設備和虛擬設備三種 。 而別的進程又因得不到相應的設備而不能運行 ， 因此嚴重地影響到整個計算機系統(tǒng)的效率 。 91 第七章 設備管理 如系統(tǒng)打印信息時，就把要打印的信息送到某個存儲空間中去，然后由系統(tǒng)在適當時機把存儲空間上的信息送到打印機上打印出來。 ? 硬盤分為兩種： ? 固定頭磁盤：每個磁道設置一個磁頭，變換磁道時不需要磁頭的機械移動，速度快但成本高 ? 移動頭磁盤：一個盤面只有一個磁頭，變換磁道時需要移動磁頭，速度慢但成本低 磁盤概述 99 第七章 設備管理 柱面 扇區(qū) 磁臂 磁頭 側視圖 100 第七章 設備管理 磁道 扇區(qū) 俯視圖 101 第七章 設備管理 ? 信息記錄在磁道上，多個盤片，正反兩面都用來記錄信息，每面一個 磁頭 ? 所有盤面中處于同一磁道號上的所有磁道組成一個