計算機操作系統(tǒng)---第5章設備管理-文庫吧在線文庫
【正文】 據(jù)傳送的基本單位是 數(shù)據(jù)塊 。 （ 2）該進程放棄處理機，等待輸入的完成。 2022/2/17 25 引入通道的目的： 為了使 CPU從 I/O事務中解脫出來，同時為了提高 CPU與設備，設備與設備之間的并行工作能力 通道與一般處理機的區(qū)別 通道的指令類型單一； 通道沒有自己的內(nèi)存 ； 2022/2/17 26 2. 通道類型 1) 字節(jié)多路通道 字節(jié)多路通道以字節(jié)為單位傳輸信息，它可以分時地執(zhí)行多個通道程序。 用于控制塊設備的控制器 . 設備控制器的主要職責：控制一個或多個 I/O設備， 以實現(xiàn) I/O設備和計算機之間的數(shù)據(jù)交換。2022/2/17 1 第 5章 設備管理 2022/2/17 2 概 述 I/O系統(tǒng)包括：用于實現(xiàn)信息輸入、輸出 和存儲功能的設備和相應的設備控制器 2022/2/17 3 I/O系統(tǒng)的特點 (3)進程切換多，系統(tǒng)開銷大 (2)CPU性能越高，與 I/O差距越大 (1)CPU性能不等于系統(tǒng)性能 響應時間也是一個重要因素 彌補：更多的進程 2022/2/17 4 ：資源多、雜，并發(fā)，均來自 I/O ?外設種類繁多，結構各異 ?輸入輸出數(shù)據(jù)信號類型不同 ?速度差異很大 2022/2/17 5 I/O的工作過程與結構是理解操作系統(tǒng)的工作過程與結構的關鍵 I/O技術很實用 ，特別是文件系統(tǒng) 2022/2/17 6 設備管理的基本任務 ? 完成用戶提出的 I/O請求 ? 提高 I/O速率 ? 提高 I/O設備的利用率 2022/2/17 7 設備管理的主要功能 ? 緩沖區(qū)管理 ? 設備管理 ? 設備處理 ? 虛擬設備 ? 實現(xiàn)設備獨立性 2022/2/17 8 主要內(nèi)容 I/O系統(tǒng) 磁盤存儲器的管理 I/O控制方式 緩沖管理 I/O軟件 2022/2/17 9 本章重點： I/O控制方式； 緩沖區(qū)引入的原因； 設備獨立性的定義； SPOOLing技術； 磁盤調度算法 本章難點： 磁盤調度算法 本章計劃學時： 8 2022/2/17 10 I/O系統(tǒng) P160 概 述 I/O系統(tǒng)定義： I/O系統(tǒng)是用于實現(xiàn) 數(shù)據(jù)輸 入 、 輸出 及 數(shù)據(jù)存儲 的系統(tǒng)。 設備控制器可分為兩類 :用于控制字符設備的控制器 。 在通道工作的同時 CPU可同時處理其它任務。 2022/2/17 37 中斷驅動 I/O控制方式 （ 1）進程需要數(shù)據(jù)時，將允許啟動和允許中斷的控制字寫入設備控制狀態(tài)寄存器中，啟動該設備進行輸入操作。其基本思想是在外設和主存之間開辟直接的數(shù)據(jù)交換通路。 概 述 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。 2022/2/17 50 循環(huán)緩沖 循環(huán)緩沖技術是在主存中分配一組大小相等的存儲 區(qū)作為緩沖區(qū)，并將這些緩沖區(qū)鏈接起來，每個緩 沖區(qū)中有一個指向下一個緩沖的指針，最后一個緩 沖區(qū)的指針指向第一個緩沖區(qū)，這樣 n個緩沖區(qū)就 成了一個環(huán)形。 2022/2/17 58 本節(jié)主要內(nèi)容： I/O軟件的設計目標和原則 中斷處理程序 設備驅動程序 設備獨立性軟件 用戶層的 I/O軟件 2022/2/17 59 本節(jié)學習目標： 了解 I/O軟件的設計目標； 了解中斷處理程序的處理過程； 了解設備驅動程序的處理過程； 熟練掌握設備獨立性的概念； 返回 2022/2/17 60 I/O軟件的設計目標和原則 1)與具體設備無關 2）統(tǒng)一命名 3）對錯誤的處理 4）緩沖技術 5）設備的分配和釋放 6） I/O控制方式 2022/2/17 61 I/O軟件中各層次及其功能如下所述： （ 1）用戶層軟件 （ 2）設備獨立性軟件 （ 3）設備驅動程序 （ 4）中斷處理程序 用戶層軟件 設備獨立性軟件 設備驅動程序 中斷處理程序 硬件 I/O應答 執(zhí)行 I/O操作 2022/2/17 62 中斷處理程序的處理過程如下： 1．喚醒被阻塞的驅動程序進程 2．保護被中斷進程的現(xiàn)場 3．分析中斷原因、轉入相應的設備中斷處理程序 4．進行中斷處理 5．恢復被中斷進程的現(xiàn)場 中斷處理程序 2022/2/17 63 設備驅動程序 功能 （ 1）將接收到的抽象要求轉換為具體要求。 2022/2/17 66 （ 1）驅動程序主要是指在請求 I/O的進程與設備控制器之間的一個通信和轉換程序。 在應用程序中，使用 邏輯設備 名稱來請求使用某設備； 而系統(tǒng)在實際執(zhí)行時，是使用 物理設備名 。 摒棄了“請求和保持”條件。 2)旋轉延遲時間 Tr 是指定扇區(qū)移動到磁頭下面所經(jīng)歷的時間。 2022/2/17 112 SCAN調度過程演示 訪盤序列： 55 58 39 18 90 160 150 當前磁道號：100 被訪問的下 一個磁道號 移動距離 （磁道數(shù)） 150 160 90 58 55 39 18 50 10 70 32 3 16 21 向磁道號增加方向訪問 2022/2/17 113 (CSCAN)算法 ?SCAN存在的問題：當磁頭剛從里向外移動過某 一磁道時，恰有一進程請求訪問此磁道，這時 該進程必須等待。 2)把所有未利用的內(nèi)存空間變?yōu)橐粋€緩沖池 ,供 請求分頁系統(tǒng)和磁盤 I/O時共享 . 2022/2/17 118 定義 :數(shù)據(jù)交付是指將磁盤高速緩存中的數(shù)據(jù)傳 送給請求者進程 . 有兩種方式 : 1)數(shù)據(jù)交付 2)指針交付 2022/2/17 119 常用的置換算法 :LRU,NRU等 除考慮最近最久未使用這一原則外 ,還要考慮 : (1)訪問頻率 (2)可預見性 (3)數(shù)據(jù)的一致性 2022/2/17 120 優(yōu)點：不會造成數(shù)據(jù)的丟失 缺點：需頻繁地啟動磁盤 2022/2/17 121 提高磁盤 I/O速度的其它方法 所謂虛擬盤，是指利用內(nèi)存空間去仿真磁盤，又稱 為 RAM盤。 ?N步 SCAN算法是將磁盤請求隊列分成若干個長度為 N 的子隊列，磁盤調度將按 FCFS算法依次處理這些子隊 列。 基本思想：根據(jù)進程請求訪問
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