【正文】 柱面 ? 第個 扇區(qū) 大小為 512字節(jié) ? 物理地址形式： ? 柱面號 ? 磁頭號 ? 扇區(qū)號 柱面、磁頭、扇區(qū) 102 第七章 設(shè)備管理 典型參數(shù) ? 20G： ? 39813 柱面 ? 16 頭 ? 63 扇區(qū) ? 60G： ? 28733 柱面 ? 16 頭 ? 255 扇區(qū) 103 第七章 設(shè)備管理 ? 由三個動作組成： ?尋道 ：磁頭移動定位到指定磁道 ?旋轉(zhuǎn)延遲：等待指定扇區(qū)從磁頭下旋轉(zhuǎn)經(jīng)過 ?數(shù)據(jù)傳輸：數(shù)據(jù)在磁盤與內(nèi)存之間的實(shí)際傳輸 磁盤的訪問過程 104 第七章 設(shè)備管理 ? 尋道時(shí)間 Ts： 大約幾 ms到幾十 ms ? 旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間 Tr： 對于 7200轉(zhuǎn) /分，平均延遲時(shí)間為 ? 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間 Tt： 目前磁盤的傳輸速度一般有幾十 M/s， 傳輸一個扇區(qū)的時(shí)間小于 磁盤的訪問時(shí)間 105 第七章 設(shè)備管理 思考 ? 要提高磁盤的數(shù)據(jù)訪問速度，主要應(yīng)在哪方面下功夫？ 106 第七章 設(shè)備管理 分析 ? 要提高磁盤的訪問速度主要應(yīng)從以下兩方面入手： ? 數(shù)據(jù)的合理組織 ? 磁盤的調(diào)度算法 107 第七章 設(shè)備管理 磁盤調(diào)度算法 ? 當(dāng)多個訪盤請求在等待時(shí)，采用一定的策略，對這些請求的服務(wù)順序調(diào)整安排，旨在降低平均磁盤服務(wù)時(shí)間，達(dá)到公平、高效 ? 公平：一個 I/O請求在有限時(shí)間內(nèi)滿足 ? 高效：減少設(shè)備機(jī)械運(yùn)動所帶來的時(shí)間浪費(fèi) ? 先來先服務(wù) ? 最短尋道時(shí)間優(yōu)先 ? 掃描算法 ? 單向掃描調(diào)度算法 108 第七章 設(shè)備管理 ? 按訪問請求到達(dá)的先后次序服務(wù) ? 優(yōu)點(diǎn)：簡單，公平； ? 缺點(diǎn)：效率不高，相鄰兩次請求可能會造成最內(nèi)到最外的柱面尋道，使磁頭反復(fù)移動，增加了服務(wù)時(shí)間，對機(jī)械也不利 先來先服務(wù) 109 第七章 設(shè)備管理 ? 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(jì)算磁頭移動總距離（道數(shù)） 例 110 第七章 設(shè)備管理 圖解 98， 183， 37， 122， 14， 124， 65， 67 磁頭走過的總道數(shù)： 640 111 第七章 設(shè)備管理 ? 優(yōu)先選擇距當(dāng)前磁頭最近的訪問請求進(jìn)行服務(wù)，主要考慮尋道優(yōu)先 ? 優(yōu)點(diǎn)：改善了磁盤平均服務(wù)時(shí)間； ? 缺點(diǎn)：造成某些訪問請求長期等待得不到服務(wù) 最短尋道時(shí)間優(yōu)先 112 第七章 設(shè)備管理 圖解 65， 67 ， 37， 14， 98， 122， 124， 183 磁頭走過的總道數(shù)： 236 98， 183， 37， 122， 14， 124， 65， 67 113 第七章 設(shè)備管理 ? 克服了最短尋道優(yōu)先的缺點(diǎn)，既 考慮了距離 ，同時(shí)又 考慮了方向 ? 具體做法：當(dāng)設(shè)備無訪問請求時(shí)，磁頭不動；當(dāng)有訪問請求時(shí)，磁頭按一個方向移動，在移動過程中對遇到的訪問請求進(jìn)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) 掃描算法（電梯算法） 114 第七章 設(shè)備管理 圖 115 第七章 設(shè)備管理 圖解 37， 14， 65， 67 ， 98， 122， 124， 183 磁頭走過的總道數(shù)： 208 98， 183， 37， 122， 14， 124， 65， 67 116 第七章 設(shè)備管理 ? 也稱循環(huán)掃描算法。 119 第七章 設(shè)備管理 外存空間管理 ? 外存空間管理主要就是空閑塊的管理 ， 有以下方法： ? 空閑表法 ? 空閑鏈表法 ? 位圖法 ? 成組鏈接法 120 第七章 設(shè)備管理 空閑表法 ? 與內(nèi)存管理中的動態(tài)分區(qū)分配方式相同 。把釋放的空閑塊逐個插入鏈?zhǔn)? 。 124 第七章 設(shè)備管理 ? 分配時(shí)首先在位圖中找到為 0的位 ， 然后轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的物理塊號 ， 分配給申請者 ， 并把相應(yīng)的位置為 1。 當(dāng)發(fā)現(xiàn)是直接管理的最后一個盤塊時(shí) ， 即 s_nfree=l時(shí) ， 就將該盤塊中的索引表寫入到 s_nfree和 s_free[]中 ， 使得下一組變?yōu)橹苯庸芾?。然后將此該釋放塊的塊號填入s_free[１ ]， 把 s_nfree置為 1。 其余各組的塊號則分別存放在它的下一組的第一個盤塊中。 1表示對應(yīng)的物理塊已占用 ， 0表示空閑 。 ? 分配：當(dāng)系統(tǒng)建立文件需分配空閑塊時(shí) ， 從鏈中摘取所需的空閑塊 ， 然后調(diào)整鏈?zhǔn)字羔?。 ? 掃描算法更適于磁盤負(fù)擔(dān)重的系統(tǒng)。 ? 我們把這種在聯(lián)機(jī)情況下實(shí)現(xiàn)的同時(shí)外圍操作稱為 SPOOLing， 也稱為 假脫機(jī)操作 。 當(dāng)程序要與設(shè)備交換信息時(shí) ， 系統(tǒng)就把要交換的信息存放在這部分存儲空間 。 ? 對這類設(shè)備的分配是采用動態(tài)分配的方式進(jìn)行的 ， 當(dāng)一個進(jìn)程要請求某個設(shè)備時(shí) ， 系統(tǒng)按照某種算法立即分配相應(yīng)的設(shè)備給請求者 ， 請求者使用完后立即釋放 。 84 第七章 設(shè)備管理 動態(tài)分配 在進(jìn)程運(yùn)行的過程中進(jìn)行的，當(dāng)進(jìn)程需要使用設(shè)備時(shí)，通過系統(tǒng)調(diào)用命令向系統(tǒng)提出設(shè)備請求，系統(tǒng)按一定的分配策略給進(jìn)程分配所需設(shè)備，一旦使用完畢立即釋放。 73 第七章 設(shè)備管理 ? 在計(jì)算機(jī)外部設(shè)備，尤其是存儲設(shè)備的接口方面 SCSI接口和 IDE接口一直是飛速發(fā)展的兩大陣營。 64 第七章 設(shè)備管理 IEEE1394的特點(diǎn) ? 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)傳輸率分三種： 100Mbps、200Mbps和 400Mbps, IEEE1394商業(yè)聯(lián)盟計(jì)劃將它提高到 800Mbps、 1Gbps和； ? 支持同步模式傳輸 ,可實(shí)現(xiàn)“準(zhǔn)實(shí)時(shí)”的多媒體數(shù)據(jù)傳輸； ? 連接方便，易于擴(kuò)展，不必設(shè)定標(biāo)識號和連接終端負(fù)載，可采用菊花鏈或樹形方式連接，所有連接的設(shè)備是平等關(guān)系，不用個人計(jì)算機(jī)介入也可形成系統(tǒng)，支持熱插拔； 65 第七章 設(shè)備管理 ? 單根線纜最長為 ，最大可進(jìn)行 15級級聯(lián)，連接最大距離為 72米； ? 采用 6股銅芯線纜，兩股用于供電，另外四股分為兩對雙絞線，接頭小巧耐用。 61 第七章 設(shè)備管理 PCI （ 外圍部件互連） ? 1993年 Intel發(fā)表 ， PCI開始走進(jìn)主板。 53 第七章 設(shè)備管理 圖 54 第七章 設(shè)備管理 緩沖池 ? 環(huán)形緩沖區(qū)一般用于特定的進(jìn)程 ， 屬于專用緩沖區(qū) ， 當(dāng)系統(tǒng)較大時(shí) ， 將會有許多這樣的環(huán)形緩沖區(qū) ， 這不僅要消耗大量的內(nèi)存空間 ，利用率也不高 。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(jìn)一步提高。當(dāng)進(jìn)程發(fā)出一 I/O請求時(shí)， OS為之分配一緩沖區(qū)。傳輸速度是 333MHz／ s， 未來將達(dá)到 1GHz／ s。 ? 通道只能執(zhí)行通道程序 ， 不可能執(zhí)行用戶進(jìn)程 。 它的優(yōu)點(diǎn)是傳輸速度高 ， 缺點(diǎn)是一次只能控制一臺設(shè)備進(jìn)行 I/O操作 。 34 第七章 設(shè)備管理 ? 通道程序是由通道指令組成 ， 一個通道可以分時(shí)的方式執(zhí)行幾道程序 。 31 第七章 設(shè)備管理 ? 在采用了中斷技術(shù)以后，中央處理機(jī)和外部設(shè)備已能在一定程度上并行工作。 DMA方式則是在所要求傳送的數(shù)據(jù)塊全部傳送結(jié)束時(shí)要求 CPU進(jìn)行中斷處理。 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(jìn)程 A， 中斷返回到 B的斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行 。 ? 它包括 設(shè)備驅(qū)動和設(shè)備中斷處理 。 14 第七章 設(shè)備管理 設(shè)備控制塊 (DCB) ? DCB是設(shè)備管理的重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 。 11 第七章 設(shè)備管理 ? 操作方法和特性：各種設(shè)備都有自己的特性