【正文】 n 從指定扇區(qū)中讀去數(shù)據(jù)，并進(jìn)行校驗(yàn)。l I/O控制器發(fā)現(xiàn)發(fā)給自己的寫命令 ，加入到握手協(xié)議，并接受數(shù)據(jù)。6. 為什么要引入 Spooling系統(tǒng)？ Spooling系統(tǒng)可帶來哪些好處？7. DMA控制方式與通道控制方式有什么不同？8. 設(shè)備分配時(shí)為什么要考慮安全性和設(shè)備的無關(guān)性？2/8/2023 89訪問磁盤過程n 對磁盤的訪問總是由缺頁引起的：168。15. Spooling系統(tǒng)是由：磁盤中的輸入井和輸出井、內(nèi)存中的輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)以及輸入進(jìn)程和輸出進(jìn)程組成。8. 緩沖技術(shù)中的緩沖池在：主存中。區(qū)域。 處理子隊(duì)列過程中產(chǎn)生的新 I/O請求放入其他隊(duì)列。 由里向外后，再由里向外。規(guī)定磁頭移動(dòng)方向：自里向外，再自外向里移動(dòng)。168。n 目標(biāo)：使平均尋道時(shí)間最少。 數(shù)據(jù)前后還有若干特定功能字節(jié)。驅(qū)動(dòng)程序的處理過程168。2. 將獨(dú)占設(shè)備改造為共享設(shè)備。2/8/2023 69共享打印機(jī)n 打印機(jī)屬于獨(dú)占設(shè)備，利用 SPOOLing技術(shù)可將其改造為一臺(tái)可供多個(gè)用戶共享的設(shè)備。多道是前提，還需高速、大容量、可隨機(jī)存取的外存支持。167。 狀態(tài)、安全性等因素都可能導(dǎo)致本申請進(jìn)程阻塞，掛入 DCT等待隊(duì)列中。不 “請求和保持 ”（安全的）；允許連續(xù) I/O請求，是不安全的，此類分配方式需進(jìn)行安全性檢查。系統(tǒng)設(shè)備表2/8/2023 56① 設(shè)備控制表（ DCT）n 系統(tǒng)為每一設(shè)備都配置一張n 記錄本設(shè)備的情況。n Getbuf：n Putbuf：2/8/2023 53② 緩沖區(qū)的工作方式n 四種工作方式：1. 收容輸入： Getbuf(emq),hin；輸入數(shù)據(jù)填入一空緩沖區(qū)； Putbuf(inq,hin)2. 提取輸入： Getbuf(inq),sin；從輸入緩沖隊(duì)列中取出一數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容； Putbuf(emq,sin)3. 收容輸出： Getbuf(emq),hout；輸出數(shù)據(jù)填入一空緩沖區(qū)； Putbuf(outq,hout)4. 提取輸出： Getbuf(outq),sout；從輸出緩沖隊(duì)列中取一數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容； Putbuf(emq,sout)工作緩沖區(qū)有四種：?收容輸入數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū)；?收容輸出數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū)；?提取輸入數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū)；?提取輸出數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū)；緩沖池hinsout磁盤打印機(jī)sinhout內(nèi)存用戶程序emq …inq …outq …2/8/2023 54n多道環(huán)境下，系統(tǒng)中設(shè)備是所有進(jìn)程共享的。n 池中緩沖區(qū)為系統(tǒng)中所有的進(jìn)程共享使用 （如 UNIX系統(tǒng)在塊設(shè)備管理中設(shè)置了一個(gè) 15個(gè)緩沖區(qū)組成的緩沖池）n 組織形式：隊(duì)列及隊(duì)列指針也是雙方向緩沖技術(shù)；緩沖區(qū)整體利用率高。2/8/2023 48③ 進(jìn)程同步n 輸入進(jìn)程和計(jì)算進(jìn)程并行執(zhí)行，如何控制相應(yīng)的兩個(gè)指針不斷順時(shí)針方向移動(dòng)，這樣就可能出現(xiàn)兩種情況：1. Nexti趕上 Nextg。多個(gè)指針。增加多個(gè)緩沖區(qū)， CPU和外設(shè)的處理速度可以相差較大。接著由 CPU對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。 以輸入數(shù)據(jù)為例，比較三個(gè)時(shí)間：數(shù)據(jù)輸入緩沖區(qū)用時(shí)T、從緩沖送入到用戶內(nèi)存區(qū)用時(shí) M、 CPU計(jì)算用時(shí) C。 緩沖區(qū)數(shù)據(jù)成批傳入內(nèi)存，減少對 CPU的中斷頻率，放寬對 CPU中斷響應(yīng)時(shí)間的限制。2/8/2023 37內(nèi)存 設(shè)備CPU 緩沖區(qū) 數(shù)據(jù)控制器（中斷、 DMA）通道u有 ”控制器 ”或 ”通道 ”的幫助后 CPU可解放去做其他事物，提高了利用率。規(guī)定指令所執(zhí)行的操作。 接著 MAR+1,DC1，判斷 DC是否為 0,如否，繼續(xù)，反之控制器發(fā)中斷請求，傳送完畢。2. 內(nèi)存地址寄存器 MAR： 它存放把數(shù)據(jù)從設(shè)備傳送到內(nèi)存的起始的目標(biāo)地址或內(nèi)存原地址。n DMA（ Direct Memory Access）控制方式的引入168。注：程序 I/O方式也稱作程序查詢方式或輪詢方式。2/8/2023 231）程序 I/O方式n 處理機(jī)對 I/O設(shè)備的控制采取程序 I/O方式，或稱為忙— 等待方式168。n數(shù)組多路通道168。（圖 53）控制器 A 設(shè)備控制器 B 設(shè)備A1B1C1…A 2B2C2A1A2…B1B2…216。通道根據(jù)命令，形成通道程序，執(zhí)行 I/O操作，完成后向 CPU發(fā)中斷信號?？刂凭€2/8/2023 143） I/O通道① I/O通道設(shè)備的引入n 設(shè)備控制器已大大減少 CPU對 I/O的干預(yù)（如承擔(dān)了選擇設(shè)備，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、緩沖等功能）n 但當(dāng)主機(jī)的外設(shè)很多時(shí)， CPU的負(fù)擔(dān)仍然很重。將啟動(dòng)命令發(fā)送給控制器；168。 常作成接口卡插入計(jì)算機(jī)。n 控制器是 CPU與 I/O設(shè)備之間的接口，作為中間人接收從 CPU發(fā)來的命令，并去控制I/O設(shè)備工作，以使處理機(jī)脫離繁雜的設(shè)備控制事務(wù)。 按設(shè)備的共享屬性分類：216。n 主要功能 ：緩沖區(qū)管理、設(shè)備分配、設(shè)備處理、虛擬設(shè)備及設(shè)備獨(dú)立性等。實(shí)現(xiàn)信息輸入、輸出和存儲(chǔ)功能的 I/O設(shè)備168。 按信息交換的單位分類：216。216。 控制一個(gè)設(shè)備時(shí)只有一個(gè)地址，若連接控制多個(gè)設(shè)備則含有多個(gè)設(shè)備地址168。n1個(gè)或 n個(gè) 1個(gè)或 n個(gè)2/8/2023 12?I/O邏輯n 通過一組控制線與處理機(jī)交互，處理機(jī)利用該邏輯向控制器發(fā)送 I/O命令。數(shù)據(jù)線：數(shù)據(jù)線通常與兩類寄存器相連接，第一類是數(shù)據(jù)寄存器；第二類是控制 /狀態(tài)寄存器。n 設(shè)置通道后168。 一個(gè)通道常通過多個(gè)子通道連接控制多個(gè)設(shè)備控制器。設(shè)備分配到通道后，一段時(shí)間內(nèi)一直獨(dú)占，直至設(shè)備傳送完畢釋放。如下例所示：存儲(chǔ)器通道 1通道 2控制器 1控制器 2控制器 3控制器 4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 72/8/2023 19n 解決 “瓶頸 ”問題最有效的辦法便是增加設(shè)備到主機(jī)間的 通路 而不增加通道，如下圖所示：存儲(chǔ)器通道 1通道 2控制器 1控制器 2I/O設(shè)備I/O設(shè)備I/O設(shè)備I/O設(shè)備2/8/2023 20n 如圖所示，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的各部件，如 CPU、存儲(chǔ)器以及各種 I/O設(shè)備之間的聯(lián)系，都是通過總線來實(shí)現(xiàn)的。168。從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的資源利用率及吞吐量。2/8/2023 29DMA方式示意圖向 I/O控制器發(fā)布讀塊命令讀 DMA控制器的狀態(tài)下條指令CPU做其它事中斷CPU→DMADMA→ CPU2/8/2023 30② DMA控制器的組成n DMA控制器 由三部分組成：1. 主機(jī)與 DMA控制器的接口；2. DMA控制器與塊設(shè)備的接口；3. I/O控制邏輯。n 同時(shí)需發(fā)送本次要將數(shù)據(jù)讀入的內(nèi)存起始目標(biāo)地址，該地址被送入 MAR中；將磁盤中的原地址直接送入 DMA控制器的 I/O控制邏輯 上。2/8/2023 36?通道程序n 通道 通過執(zhí)行通道程序，與設(shè)備控制器共同實(shí)現(xiàn)對 I/O設(shè)備的控制。用以表示程序是否結(jié)束。2/8/2023 39n 引入緩沖區(qū)的主要原因：168。 字符設(shè)備輸入時(shí)，緩沖區(qū)用于暫存用戶輸入 /輸出的一行數(shù)據(jù)；168。 進(jìn)一步加快輸入和輸出速度，提高設(shè)備利用率168。2/8/2023 442）循環(huán)緩沖 (circular buffer)n 輸入與輸出速度基本相匹配，采用雙緩沖能獲得較好的效果，基本上能并行操作。 用于裝輸入數(shù)據(jù)的空緩沖區(qū) R168。n 主要就是利用指針，操作上述不同類型緩沖區(qū)uGetbuf過程： 使用緩沖區(qū)時(shí)，可調(diào)用該過程（ ?。簭腘extg取，設(shè)置 current， nextg下移一個(gè)。（每個(gè)進(jìn)程都要維護(hù)自己的一個(gè)循環(huán)緩沖區(qū)）n 當(dāng)系統(tǒng)較大