【正文】 互斥鎖和共享鎖n 互斥鎖可以簡單實現(xiàn)事務(wù)的并發(fā)控制，但會影響并發(fā)度。因而引入檢查點。n 事務(wù)具有原子性：事務(wù)的操作要么全部完成，要么一個也不做。n 置上延遲寫標(biāo)志。n 增加物理塊的大小也可減少磁頭的移動。n 常用置換算法：最近最久未使用 LRU、最少使用 LFU等?？截惙椒╪ 完全轉(zhuǎn)儲： 定期將所有文件拷貝到后援存儲器n 增量轉(zhuǎn)儲：只轉(zhuǎn)儲修改過的文件，即兩次備份之間的修改，減少系統(tǒng)開銷文件系統(tǒng)的性能可表現(xiàn)在多個方面：n 文件的訪問速度n 數(shù)據(jù)的可共享性n 文件系統(tǒng)使用的方便性n 數(shù)據(jù)的安全和一致性4 文件系統(tǒng)性能的改善提高磁盤 I/O速度的方法n 磁盤高速緩存n 優(yōu)化數(shù)據(jù)分布n 其它方法n 磁盤的 I/O速度要比內(nèi)存低 46個數(shù)量級n 分配一些內(nèi)存作為磁盤高速緩存可以極大地提高磁盤 I/O速度。某個磁盤損壞時，不會造成數(shù)據(jù)丟失。利用率 50%。n 兩個磁盤上的數(shù)據(jù)完全相同。第二級容錯技術(shù)第一級容錯只能用于防止磁盤表面部分故障造成的數(shù)據(jù)丟失。熱修復(fù)重定向和寫后讀校驗磁盤表面有少量缺陷時，采取一些補救措施后可繼續(xù)使用。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。一般設(shè)備開關(guān)表是二維結(jié)構(gòu)，其中的行和列分別表示設(shè)備類型和驅(qū)動程序類型。即 : a. 每類 (個 )設(shè)備設(shè)一專門的 I/O進程，且該進程只能在系統(tǒng)態(tài)下執(zhí)行。作為當(dāng)前進程的一部分實現(xiàn)時，不要求系統(tǒng)具有高的實時性。另外，在數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后，外設(shè)發(fā)出中斷請求， I/O控制過程將調(diào)用中斷處理程序和做出中斷響應(yīng)。上圖中各子模塊的功能 : I/O請求處理是用戶進程和設(shè)備管理程序接口的一部分，它把用戶進程的 I/O請求變換為設(shè)備管理程序所能接受的信息。SPOOLing系統(tǒng)Simultaneaus Periphernal Operations OnLine(外部設(shè)備同時聯(lián)機操作）。 虛擬分配是針對虛擬設(shè)備而言的。n 若對這些設(shè)備不采用獨享分配就會造成混亂。 當(dāng)該設(shè)備空閑時，系統(tǒng)從該設(shè)備的請求隊列的隊首取下一個 I/O請求消息，將設(shè)備分配給發(fā)出這個請求消息的進程。get_buf(type,number):beginP(RS(type))P(S(type)) Pointer of buffer(number) = take_buf(type,number)V(S(type))? endput_buf(type,number):beginP(S(type))add_buf(type,number)V(S(type))V(RS(type))end設(shè) 備 分 配n 1 設(shè)備分配原則n 2 設(shè)備分配方式n 3 設(shè)備分配算法n 4 設(shè)備分配技術(shù)1. 設(shè)備分配原則設(shè)備分配的原則是根據(jù)設(shè)備特性、用戶要求和系統(tǒng)配置情況決定的。最簡單的方法是 FIFO， 即先來先出的排列方法。將 hin放入 in隊列——————————————get_buf(in,number)。n 使用這幾個操作，緩沖池的工作過程可描述如下 :首先，輸入進程調(diào)用 get_buf(em,number)過程從空白緩沖區(qū)隊列中取出一個緩沖號為 number的空白緩沖區(qū)，將其作為收容輸入緩沖區(qū) hin， 當(dāng) hin中裝滿了由輸入設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)之后，系統(tǒng)調(diào)用過程 put_buf(in,hin)將該緩沖區(qū)插入輸入緩沖區(qū)隊列 in中。(3) 用于收容 CPU輸出數(shù)據(jù)的收容輸出緩沖區(qū) hout。緩沖首部系統(tǒng)把各緩沖區(qū)按其使用狀況連成三種隊列:?（ 1）空白緩沖隊列 em， 其隊首指針為 F(em)， 隊尾指針為 L(em)。緩沖池由內(nèi)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(shè)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。n 從設(shè)備輸入信息的操作和提取信息的操作共用環(huán)形緩沖時有一定的同步關(guān)系 :OUTIN。 如圖 所示。當(dāng) buf取空時，進程又從 buf2中提取數(shù)據(jù)，與此同時輸入設(shè)備向buf1填數(shù)。 緩沖池 （ 1）、單緩沖最簡單的一種緩沖形式。n 為此人們提出用緩沖技術(shù)來匹配 CPU與設(shè)備的速度的差異和負荷的不均勻，從而提高處理機與外設(shè)的并行程度。通道程序保存在內(nèi)存中通道的工作過程某進程在運行過程中，若提出了 I/O請求，則通過系統(tǒng)調(diào)用進入操作系統(tǒng)，系統(tǒng)首先為 I/O操作分配通道和外設(shè)，然后按 I/O請求生成通道程序并存入內(nèi)存，把起始地址送入通道的首地址寄存器（ CAW）， 接著CPU發(fā)出啟動通道的指令。它主要用來控制高速外設(shè)。 通道程序是由通道指令組成，一個通道可以分時的方式執(zhí)行幾道程序。 外部設(shè)備通常由機械的和電子的兩部分組成，電子部分構(gòu)成控制器，也叫適配器。在 DMA控制器的控制下，設(shè)備同主存之間可成批交換數(shù)據(jù)，不用 CPU干預(yù)。在中斷處理程序中把數(shù)據(jù)緩沖寄存器中的數(shù)取走，放入內(nèi)存特定位置 M， 喚醒等待進程 A， 中斷返回到 B的斷點繼續(xù)執(zhí)行。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表I/O控制方式n 1 循環(huán)測試 I/O方式 n 2 I/O中斷方式 n 3 DMA方式 n 4 通道方式 1 循環(huán)測試 I/O方式早期， I/O控制器 是 OS同硬件之間的接口。 SDT的每個表項包括的內(nèi)容有 : (1) DCT指針，該指針指向有關(guān)設(shè)備的設(shè)備控制表。 DCT包括以下內(nèi)容 : (1) 設(shè)備標(biāo)識符，設(shè)備標(biāo)識符用來區(qū)別設(shè)備。除了裝有控制狀態(tài)寄存器、數(shù)據(jù)緩沖寄存器等的控制器之外，對應(yīng)于不同的輸入輸出 (I/O)控制方式，還需要有 DMA通道等硬件。這種設(shè)備管理方法無疑是個重大的突破。n 為達到此目標(biāo)除了要合理分配和使用外部設(shè)備外，還應(yīng)努力提高設(shè)備同 CPU的并行程度。兩種類型的設(shè)備獨立性n 獨立于同一類設(shè)備中的某臺具體設(shè)備。如磁盤、磁帶按信息交換的單位分類n 字符設(shè)備： I/O傳輸?shù)膯挝皇亲止?jié)，如打印機、 modem等。特征：速率較低、中斷驅(qū)動。如果一個系統(tǒng)中有若干臺相同的設(shè)備，用戶編程時不指定使用哪一個具體的設(shè)備，而僅說明要使用哪一類設(shè)備，系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前這一類設(shè)備的具體狀況給用戶分配一臺具體的設(shè)備。與此有關(guān)的技術(shù)有：通道技術(shù)和緩沖技術(shù)。3設(shè)備管理的功能和任務(wù)設(shè)備管理是對計算機輸入輸出系統(tǒng)的管理，是操作系統(tǒng)中最具多樣性和復(fù)雜性的部分。從而，在設(shè)備分配程序根據(jù)進程要求分配了設(shè)備、控制器和通道（或 DMA）等硬件之后，通道（或 DMA） 將自動完成設(shè)備和內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳送工作，從而完成并行操作的任務(wù)。(2) 設(shè)備類型，反映設(shè)備的特性，例如是終端設(shè)備、塊設(shè)備或字符設(shè)備等。(2) 正在使用設(shè)備的進程標(biāo)識。它有兩個寄存器：數(shù)據(jù)緩沖寄存器、控制寄存器。在以后的某個時刻 OS調(diào)度要求輸入的進程 A。工作過程當(dāng)進程要求輸入時，把要求傳送的內(nèi)存始址（ M） 和要傳的字節(jié)數(shù)送入 DMA的內(nèi)存地址寄存器和傳送字數(shù)寄存器把啟動位置 1。 一個控制器可交替地控制幾臺同類設(shè)備，例如一個磁盤控制器可以控制兩臺磁盤驅(qū)動器。每道程序控制一臺外部設(shè)備，因此 每道通道程序稱為子通道 。如磁盤。中央處理機啟動通道后，通道的工作過程為：n 根據(jù) CAW， 從內(nèi)存取出通道指令，送入通道控制字寄存器（ CCW）， 并修改 CAW， 使其指向下一條通道指令。n 凡是數(shù)據(jù)到達和離去速度不匹配的地方均可采用緩沖技術(shù)。當(dāng)進程發(fā)出一I/O請求時， OS為之分配一緩沖區(qū)。如此交替使用兩個緩沖區(qū)，使 CPU和設(shè)備的并行操作的程度進一步提高。系統(tǒng)可循環(huán)使用這些緩沖區(qū)。 當(dāng) OUT到達 IN時，處理數(shù)據(jù)的進程必等待。緩沖池中各緩沖區(qū)可用于輸出信息，也可用于輸入信息，并可根據(jù)需要組成各種緩沖區(qū)隊列。（ 2） 裝滿輸入數(shù)據(jù)的輸入緩沖隊列 in， 其隊首指針為 F(in)， 隊尾指針為 L(in)。(4) 用于提取 CPU輸出數(shù)據(jù)的提取輸出緩沖區(qū) sout。另外，當(dāng)進程需要輸出數(shù)據(jù)時，輸出進程經(jīng)過緩沖管理程序調(diào)用過程 get_buf(em,number)從空白緩沖區(qū)隊列中取出一個空白緩沖區(qū) number作為收容輸出緩沖區(qū) hout， 待 hout中裝滿輸出數(shù)據(jù)之后，系統(tǒng)再調(diào)用過程put_buf(out,hout)將該緩沖區(qū)插入輸出緩沖區(qū)隊列 out。將 number作為 sinsincpuput_buf(em,sin)。采用 FIFO方法，過程 put_buf每次把緩沖區(qū)插入相應(yīng)緩沖隊列的隊尾，而過程 get_buf則取出相應(yīng)緩沖隊列的第一個緩沖區(qū)，從而 get_buf中的第二個參數(shù) number可以省略。設(shè)備分配的總原則是既要充分發(fā)揮設(shè)備的使用效率，盡可能的讓設(shè)備忙，但又要避免由于不合理的分配方法造成進程死鎖。優(yōu)先級高者先服務(wù)優(yōu)先級高者指發(fā)出 I/O請求命令的進程。因此對獨占設(shè)備一般采用獨享分配，即當(dāng)進程申請獨占設(shè)備時，系統(tǒng)把設(shè)備分配給這個進程，直到進程釋放設(shè)備。其實現(xiàn)的過程是 :當(dāng)用戶 (或進程 )申請獨占設(shè)備時。n 在單道批處理時期，用脫機 I/O可以提高 CPU利用率。一般來說，用戶的 I/O請求包括 : 所申請進行 I/O操作的邏輯設(shè)備名、要求的操作、傳送數(shù)據(jù)的長度和起始地址等。對于不同的中斷，其善后處理不同。但由于當(dāng)前進程與完成的 I/O操作無關(guān)，所以當(dāng)前進程不能接受 I/O請求命令的啟動 I/O操作。b. 整個系統(tǒng)設(shè)一 I/O進程，全面負責(zé)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送工作。設(shè)備開關(guān)表也是 I/O