【正文】 f(type, number) begin Wait(MS(type))。 設(shè)備分配是對進程使用外設(shè)過程的管理。 返回 第五章 設(shè) 備 管 理 設(shè)備分配原則 ? 與設(shè)備分配有關(guān)的 設(shè)備屬性 ： – 獨享設(shè)備 ：打印機等 (一直使用完才釋放 )。 第五章 設(shè) 備 管 理 在實現(xiàn)了設(shè)備獨立性的功能后 ， 可帶來以下兩方面的好處 。無需使用外圍 I/O處理機。 輸入井 是模擬脫機輸入時的磁盤，用于 收容 I／ O設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)。 應(yīng)用程序的虛擬 I/O比實際 I/O速度提高，縮短應(yīng)用程序的執(zhí)行時間。 常通過在可共享的、高速的磁盤上開辟兩個大的存儲空間 (即輸入井和輸出井 )以及預(yù)輸入、緩沖輸出技術(shù)來實現(xiàn)。 ? 向上屏蔽設(shè)備細節(jié) ：不同類型設(shè)備通常其設(shè)備驅(qū)動程序接口不同，同類設(shè)備的接口相同。 其中，柱面定位時間為 20ms，旋轉(zhuǎn)延遲時間為 ，32扇區(qū)數(shù)據(jù)傳送時間為 ； (2)文件由 256個隨機分布的扇區(qū) 構(gòu)成： (20ms++)*256=7373ms。 又稱電梯調(diào)度算法 下列請求序列等待訪問磁盤 : 5 5 3 1 90、 160、 150、 3 184 第五章 設(shè) 備 管 理 4. 循環(huán)掃描 (CSCAN)算法 圖 626 CSCAN調(diào)度算法示例 只按一個方向走 下列請求序列等待訪問磁盤 : 5 5 3 1 90、 160、 150、 3 184 第五章 設(shè) 備 管 理 假定在某移動臂磁盤上，剛剛處理了訪問 75號柱面的請求，目前正在 80號柱面上讀信息，并有下列請求序列等待訪問磁盤： 請求序列： 1 2 3 4 5 6 7 8 預(yù)訪問的柱面號： 160 40 190 188 90 58 32 102 試用； FCFS、 最短查找時間優(yōu)先算法 ， 電梯調(diào)度算法 (掃描算法 )， 循環(huán)掃描算法 ，分別排出實際處理上述請求的次序。 第五章 設(shè) 備 管 理 2. 數(shù)據(jù)交付方式 系統(tǒng)可以采取兩種方式 ， 將 數(shù)據(jù)交付給請求進程 ： (1) 數(shù)據(jù)交付 。 (3) 數(shù)據(jù)的一致性。 上交大、清華、華中科大 何為磁盤高速緩存？說明它為啥能提高磁盤的 I/O速度？ ? 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 2. 設(shè)備驅(qū)動程序的組成 ? 初始化例程 ： I/O管理器在加載驅(qū)動程序時，利用初始化例程創(chuàng)建系統(tǒng)對象； ? 調(diào)度例程集 ：實現(xiàn)設(shè)備的各種 I/O操作；如：打開、關(guān)閉、讀取、寫入等； ? 啟動 I/O例程 ：初始化與設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸； ? 中斷服務(wù)例程 (ISR)：設(shè)備 (軟 )中斷時的調(diào)用例程；要求快速簡單； ? 中斷服務(wù)延遲過程調(diào)用 (DPC)例程 ：以內(nèi)核線程方式，執(zhí)行 ISR執(zhí)行后的中斷處理工作； 設(shè)備驅(qū)動程序由一組處理 I/O請求的不同階段的例程組成。 MSDOS所采用的寫回方式 ， 幾乎不會造成數(shù)據(jù)的丟失 ， 但須頻繁地啟動磁盤 。 因此 ， 現(xiàn)在不少系統(tǒng)在設(shè)計其高速緩存的置換算法時 ， 除了考慮到最近最久未使用這一原則外 ， 還考 (1) 訪問頻率。 此時高速緩存的大小 ， 顯然不再是固定的 。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 。 返回 設(shè)備占用等待時間I / O 通道占用等待時間 柱面定位時間 旋轉(zhuǎn)延遲時間 數(shù)據(jù)傳送時間磁盤設(shè)備忙第五章 設(shè) 備 管 理 由于 柱面定位時間 在訪問時間中占主要部分， 合理組成磁盤數(shù)據(jù)的存儲位置 可提高磁盤 I/O性能。 A、物理設(shè)備名 b、邏輯設(shè)備名 c、虛擬設(shè)備名 d設(shè)備牌號、 a a b 第五章 設(shè) 備 管 理 設(shè)備控制 設(shè)備的控制過程 設(shè)備控制過程的實現(xiàn)方式 設(shè)備驅(qū)動程序 返回 第五章 設(shè) 備 管 理 設(shè)備的控制過程 ? 轉(zhuǎn)換 ：將抽象的命令轉(zhuǎn)換為具體的一定次序的指令 ? 合法性檢查 ：檢查 I/O操作請求的合法性 ? 可用性檢查 ：檢查控制器和設(shè)備的狀態(tài)，判斷是否可用 ? 參數(shù)設(shè)置 ：設(shè)置控制器和設(shè)備的參數(shù)，包括構(gòu)造必要的通道程序 ? 啟動 I/O：向控制器或設(shè)備發(fā)起 I/O操作 ? 中斷處理 ：提供必要的中斷處理例程，以便 I/O完成時調(diào)用 返回 依據(jù)用戶的控制命令對外設(shè)進行控制，并返回結(jié)果。 第五章 設(shè) 備 管 理 什么是虛擬設(shè)備？實現(xiàn)虛擬設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)是什么？ 虛擬設(shè)備是通過某種虛擬技術(shù)，將一臺物理設(shè)備變換成若干臺邏輯設(shè)備，從而實現(xiàn)多個用戶對該物理設(shè)備的同時共享。 當(dāng)用戶進程請求打印輸出時 ， SPOOLing系統(tǒng)同意為它打印輸出 ， 但并不真正立即把打印機分配給該用戶進程 ， 而只為它做兩件事： ① 由輸出進程在 輸出井 中為之申請一個空閑磁盤塊區(qū) ， 并將要打印的數(shù)據(jù)送入其中； ② 輸出進程再為用戶進程申請一張空白的用戶請求打印表 ， 并將用戶的打印要求填入其中 ， 再將該表掛到請求打印隊列上 。 這時虛擬 I/O實際上是從 SPOOLing程序的緩沖池中讀出數(shù)據(jù)或把數(shù)據(jù)送入緩沖池，而不是跟實際的外設(shè)進行 I/O操作。 第五章 設(shè) 備 管 理 SPOOLing技術(shù) *** 通過 SPOOLing技術(shù)可將一臺物理 I/O設(shè)備虛擬為多臺 I/O設(shè)備，同樣允許多個用戶共享一臺物理 I/O設(shè)備 。在應(yīng)用程序中 ， 使用邏輯設(shè)備名稱 來請求 使用某類設(shè)備 ；而系統(tǒng)在 實際執(zhí)行時 ， 還 必須使用物理設(shè)備名稱 。如 DMA控制器所占用的中斷號、 DMA數(shù)據(jù)通道的分配。 ? 為了使多個進程能有效的同時處理輸入輸出，最好使用（ ）結(jié)構(gòu)的緩沖技術(shù)。 B(number)： = Takebuf(type)。 計算進程調(diào)用完， C——R 輸入進程調(diào)用完， R——G 計算進程 和 輸入進程 可利用下面 2個過程 使用緩沖區(qū) 第五章 設(shè) 備 管 理 3. 進程同步 (并行運行 ) (1) Nexti指針追趕上 Nextg指針。 第一組定義了 QDMA傳輸所需參數(shù)； 第二組定義了 5個寄存器，是第一組寄存器的“偽映射” 第五章 設(shè) 備 管 理 I/O控制可用哪幾種方式實現(xiàn)？各有何優(yōu)缺點？ 清華 通過硬件和軟件的擴充功能，把原來的獨立設(shè)備改造成能為若干用戶共享的設(shè)備，這種設(shè)備稱為（ ）。0x80000b60)。 。 每一個 DMA通道都有一套寄存器完成傳輸控制，啟動 DMA之前，必須對它們進行初始化。 P=1表示 本條指令是通道程序的最后一條指令。 第五章 設(shè) 備 管 理 2. 通道程序 cpu告訴 通道做什么和怎樣去做 (1) 操作碼。 缺點 ： CPU每次處理的數(shù)據(jù)量少（通常不超過幾個字節(jié)），只適于數(shù)據(jù)傳輸率較低的設(shè)備。 第五章 設(shè) 備 管 理 1 、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 。 這種通道雖然可以連接多臺高速設(shè)備 ， 但由于它 只含有一個分配型子通道 ， 在一段時間內(nèi)只能執(zhí)行一道通道程序 ， 控制一臺設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳送 ， 致使當(dāng) 某臺設(shè)備占用了該通道后 ， 便一直由它獨占 ， 即使是它無數(shù)據(jù)傳送 ， 通道被閑置 ， 也不允許其它設(shè)備使用該通道 ， 直至該設(shè)備傳送完畢釋放該通道 。 它是指通過虛擬技術(shù)將 一臺獨占設(shè)備 變換為 若干臺邏輯設(shè)備 ，供若干個用戶 (進程 )同時使用，通常把這種經(jīng)過虛擬技術(shù)處理后的設(shè)備，稱為 虛擬設(shè)備 第五章 設(shè) 備 管 理 ? 從設(shè)備 的管理角度看，設(shè)備可分為（ 獨占設(shè)備 ）、（ 共享設(shè)備 ）、（ 虛擬設(shè)備 ）。 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)另一特征是可尋址，即對它可 隨機地讀 /寫任一塊 ； 3)磁盤設(shè)備的 I/O常采用 DMA方式。 第五章 設(shè) 備 管 理 I/O 系 統(tǒng) I/O設(shè)備 1. I/O設(shè)備的類型 1) 按傳輸速率分類 ? 低速設(shè)備 ，這是指其傳輸速率僅為每秒鐘幾個字節(jié)至數(shù)百個字節(jié)的一類設(shè)備。 外設(shè)的 特點： 種類 多 差異 大 (控制和速度 ) 外設(shè) 管理目的 包括： 外設(shè)資源的 控制 外設(shè)資源的 共享 提高外設(shè)資源的 利用率 。 典型的塊設(shè)備是 磁盤 ，每個盤塊的大小為 512 B~4 KB。 它是指在一段時間內(nèi) 允許多個進程 同時訪問的設(shè)備，當(dāng)然，對于每一時刻而言，該類設(shè)備仍然只允許一個進程訪問，顯然，共享設(shè)備必須是可尋址的和可隨機訪問的 ? 虛擬設(shè)備 。 第五章 設(shè) 備 管 理 2. 通道類型 1) 字節(jié) 多路通道 (Byte Multiplexor Channel) 圖 53 字節(jié)多路通道的工作原理 控制器 A控制器 B控制器 C控制器 D控制器 N?A1A2A3?子通道 AB1B2B3?子通道 BC1C2C3?子通道 CN1N2N3?子通道 NA1B1C1? A2B2C2…設(shè)備以字節(jié)為傳送單位 第五章 設(shè) 備 管 理 2) 數(shù)組選擇通道 (Block Selector Channel) 字節(jié)多路通道 不適于連接高速設(shè)備 ， 這推動了按數(shù)組方式進行數(shù)據(jù)傳送的數(shù)組選擇通道的形成 。 而 通道 的引入，又使對 I/O操作的組織和數(shù)據(jù)的傳送，都能獨立的進行而 無須 CPU干涉 。 優(yōu)點 ：在外設(shè)進行數(shù)據(jù)處理時， CPU不必等待，可以繼續(xù)執(zhí)行該程序或其他程序。 例如 ， 當(dāng) CPU要完成一組相關(guān)的讀 (或?qū)?)操作及有關(guān)控制時 ，只需向 I/O通道發(fā)送一條 I/O指令