操作系統(tǒng)原理課件-第八章-i-o管理(存儲(chǔ)版)
【正文】 （ 4）巡回掃描法（ CSCAN） 巡回掃描調(diào)度算法示例 磁盤(pán)調(diào)度和管理 磁盤(pán)調(diào)度 ? （ 5）尋查法（ LOOK） ，也稱 “ 電梯 ” 算法 SCAN算法和 CSCAN算法總是把磁頭從盤(pán)的一端移到另一端，更通用的方法是，磁頭僅移到每個(gè)方向上有請(qǐng)求服務(wù)的最遠(yuǎn)的道上，一旦在當(dāng)前方向上沒(méi)有請(qǐng)求了，磁頭的移動(dòng)方向就反過(guò)來(lái)。 ② 文件的物理存放方式對(duì)磁盤(pán)請(qǐng)求有很大影響。假定這個(gè)磁道劃分成 5塊，每塊存放一個(gè)記錄， 5塊中分別存放著記錄 A、 B、 C、 D、 E。 處理完 A并到達(dá) B的起始位置所需時(shí)間為： 4+6+14=24ms 處理完 B并到達(dá) C的起始位置所需時(shí)間為： 4+6+14=24ms 處理完 C并到達(dá) D的起始位置所需時(shí)間為： 4+6+14=24ms 處理完 D并到達(dá) E的起始位置所需時(shí)間為： 4+6+14=24ms 處理完 E所需時(shí)間為： 4+6=10ms 所需的總時(shí)間 =24ms*4+10ms=106ms 塊號(hào) 1 2 3 4 5 記錄號(hào) A B C D E 2）為減少磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)的周數(shù)，將記錄安排改進(jìn)為： 5塊中分別存放著記錄 A、 C、 E、 B、 D。試問(wèn)： 1）處理完這 10個(gè)記錄所需的總時(shí)間是多少？ 2）為減少磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)的周數(shù)，應(yīng)如何進(jìn)行優(yōu)化分布來(lái)安排這 10個(gè)記錄，并計(jì)算所需的時(shí)間。 2）為減少磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)的周數(shù)，將記錄安排改進(jìn)為： 5塊中分別存放著記錄 A、 C、 E、 B、D。 磁盤(pán)的 I/O速度遠(yuǎn)低于內(nèi)存的訪問(wèn)速度，這使得磁盤(pán)存儲(chǔ)系統(tǒng)很容易成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的瓶頸，人們便千方百計(jì)地去提高磁盤(pán)I/O的速度，常見(jiàn)的方法有磁盤(pán)高速緩存Disk Cache、提前讀、延遲寫(xiě)、虛擬盤(pán)、廉價(jià)磁盤(pán)冗余陣列 RAID、優(yōu)化物理布局等。 而如果系統(tǒng)中磁盤(pán)的負(fù)荷很重，則采用SCAN和 CSCAN算法更合適。到達(dá)另一端后，磁頭立即 折返回磁盤(pán)的開(kāi)頭 ，在返回過(guò)程中不進(jìn)行服務(wù)。 （ 2）最短尋道時(shí)間優(yōu)先法（ SSTF） 最短尋道時(shí)間優(yōu)先調(diào)度 磁盤(pán)調(diào)度和管理 磁盤(pán)調(diào)度 （ 3）掃描法（ SCAN） 由于到來(lái)的請(qǐng)求隊(duì)列具有動(dòng)態(tài)性質(zhì)，所以可采用掃描法。 可見(jiàn)，這種調(diào)度算法產(chǎn)生的磁頭移動(dòng)幅度太大：從 122道到 14道，然后又回到 124道。 磁盤(pán)調(diào)度和管理 磁盤(pán)調(diào)度 1．磁盤(pán)存取時(shí)間 ? 存取盤(pán)塊中的信息包括三部分時(shí)間： ? （ 1）尋道時(shí)間： 系統(tǒng)把磁頭移到相應(yīng)的磁道或柱面上所需的時(shí)間。 ? 每個(gè)磁道上的等分段是一個(gè)扇區(qū)。然后，檢查請(qǐng)求隊(duì)，若為空，則進(jìn)入等待狀態(tài)，否則，取下一個(gè)請(qǐng)求塊。 利用 DMA傳送數(shù)據(jù)時(shí) ， 數(shù)據(jù)直接在源地址和目的地址之間傳送 ， 不需要中間媒介 。 解決的方法是采用通道技術(shù) 。 ? 該方式中 ， I/O控制器是操作系統(tǒng)軟件和硬件之間的接口 ， 它接收 CPU的命令 ， 并控制 I/O設(shè)備進(jìn)行實(shí)際的操作 。 設(shè)備分配 分配原則 ? 二 、 設(shè)備分配算法 ? 先來(lái)先服務(wù)算法 ? 優(yōu)先級(jí)高者優(yōu)先 ? 三、設(shè)備分配的安全性 ? 對(duì)于共享設(shè)備，不論采用靜態(tài)分配還是采用動(dòng)態(tài)分配都不會(huì)出現(xiàn)死鎖。 同理 ， 向 BUF1輸入與從 BUF2中取數(shù)據(jù)可以并行 。 緩沖技術(shù) 概述 ? CPU與各種外部設(shè)備的速度上的差異很大 ， 設(shè)備與設(shè)備之間的速度的差異也很大 。 用戶程序中只使用邏輯設(shè)備名 。 ? ：設(shè)備的統(tǒng)一控制和處理 。 設(shè)備的分類 ? （ 1）按系統(tǒng)和用戶的觀點(diǎn)分類 (從屬關(guān)系 ) ? 系統(tǒng)設(shè)備 —— 指在操作系統(tǒng)生成時(shí)已經(jīng)登記在系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，如鍵盤(pán)、顯示器、磁盤(pán)、打印機(jī)等； ? 用戶設(shè)備 —— OS生成后未登記在系統(tǒng)中的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，繪圖儀、游戲操作柄、掃描儀等。 ?第八章 I/O管理 ? 計(jì)算機(jī)外部設(shè)備 ? 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中除 CPU和內(nèi)存外所有的設(shè)備和裝置稱為計(jì)算機(jī)外部設(shè)備（ 外圍設(shè)備 、 I/O設(shè)備 ） 。 ? ? 不同的設(shè)備 ， 其出錯(cuò)條件也不相同 ， 即數(shù)據(jù)傳輸失敗的原因各種各樣 ， 如打印機(jī)有缺紙錯(cuò) ， 磁盤(pán) I/O有奇偶校驗(yàn)錯(cuò)等 。 ? 現(xiàn)在使用的 ASCII碼 （ 美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼 ） ? ：獨(dú)立于設(shè)備類型 、 獨(dú)立于同類設(shè)備的具體設(shè)備號(hào) （ 對(duì)于設(shè)備的控制 ） ? ：提高設(shè)備的使用效率 ， 盡可能提高設(shè)備的并行操作 ， 充分利用通道和緩沖技術(shù) 。 I/O管理的概念 設(shè)備獨(dú)立性 ? 一 、 設(shè)備獨(dú)立性的概念 ? 設(shè)備獨(dú)立性是指用戶在編程序時(shí)所使用的設(shè)備與實(shí)
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