【正文】 控制方式 在 I/O設備輸入每個數據的過程中 ， 由于無須 CPU干預 ，因而可使 CPU與 I/O設備并行工作 。 它含有多個非分配型子通道 ， 因而這種通道既具有很高的數據傳輸速率 ， 又能獲得令人滿意的通道利用率 。 第五章 設 備 管 理 2. 設備與控制器之間的接口 圖 51 設備與控制器間的接口 緩沖 轉換器控制邏輯信號數據數據信號線狀態(tài)信號線控制信號線至設備控制器I / O 設備第五章 設 備 管 理 設備控制器 1. 設備控制器的基本功能 1) 接收和識別命令 2) 2) 數據交換 3) 3) 標識和報告設備的狀態(tài) 4) 4) 地址識別 5) 5) 數據緩沖 6) 6) 差錯控制 第五章 設 備 管 理 2. 設備控制器的組成 圖 52 設備控制器的組成 數據寄存器控制/ 狀態(tài)寄存器數據線I / O 邏輯?控制器與設備接口1控制器與設備接口 i數據狀態(tài)控制數據狀態(tài)控制?地址線控制線C P U 與控制器接口 控 制 器 與 設 備 接 口第五章 設 備 管 理 I/O通道 1. I/O通道 (I/O Channel)設備的引入 實際上 ， I/O通道是一種特殊的處理機 。 它屬于有結構設備 。 屬于低速設備的典型設備有鍵盤 、 鼠標器 、 語音的輸入和輸出等設備 。 第三類是高速設備 ， 這是指其傳輸速率在數百千個字節(jié)至數十兆字節(jié)的一類設備 。 第二類是字符設備 (Character Device)， 用于數據的輸入和輸出 。 第五章 設 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…設備第五章 設 備 管 理 2) 數組選擇通道 (Block Selector Channel) 字節(jié)多路通道不適于連接高速設備 ， 這推動了按數組方式進行數據傳送的數組選擇通道的形成 。 其總線的帶寬為 8位 ， 最高傳輸速率為 2 Mb/s。 例如 ， 從終端輸入一個字符的時間約為 100 ms， 而將字符送入終端緩沖區(qū)的時間小于 ms。 (2) 內存地址寄存器 MAR。 例如 ， 當 CPU要完成一組相關的讀 (或寫 )操作及有關控制時 ， 只需向 I/O通道發(fā)送一條 I/O指令 ， 以給出其所要執(zhí)行的通道程序的首址和要訪問的 I/O設備 ， 通道接到該指令后 ， 通過執(zhí)行通道程序便可完成 CPU指定的 I/O任務 。 (3) (3) 提高 CPU和 I/O設備之間的并行性。 (3) 輸出隊列 outq。 Signal(RS(type))。 為了實現設備獨立性而引入了邏輯設備和物理設備這兩個概念 。 而對各種設備的寫操作，也都使用 write。 第五章 設 備 管 理 4. SPOOLing系統(tǒng)的特點 (1) 提高了 I/O的速度。 第五章 設 備 管 理 2. 設備處理方式 (1) 為每一類設備設置一個進程，專門用于執(zhí)行這類設備的 I/O操作 . (2) 在整個系統(tǒng)中設置一個 I/O進程，專門用于執(zhí)行系統(tǒng)中所有各類設備的 I/O操作。 這種結構的磁盤主要用于大容量磁盤上 。 對于硬盤 ， 典型的旋轉速度大多為 5400 r/min， 每轉需時 ms，平均旋轉延遲時間 Tτ為 ms；對于軟盤 ， 其旋轉速度為300 r/min或 600 r/min， 這樣 ， 平均 Tτ為 50~100 ms。 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 。 第五章 設 備 管 理 磁盤高速緩存 (Disk Cache) 1. 磁盤高速緩存的形式 是指利用內存中的存儲空間 ， 來暫存從磁盤中讀出的一系列盤塊中的信息 。 (2) 指針交付 。 一般是把兩次調用 SYNC的時間間隔定為 30 s。 (5) (5) RAID 6級和 RAID 7級。 第五章 設 備 管 理 提高磁盤 I/O速度的其它方法 1. 提前讀 (ReadAhead) 2. 2. 延遲寫 3. 3. 優(yōu)化物理塊的分布 4. 4. 虛擬盤 第五章 設 備 管 理 廉價磁盤冗余陣列 1. 并行交叉存取 圖 527 磁盤并行交叉存取方式 1 2 3…N第五章 設 備 管 理 2. RAID (1) RAID 0級。 (2) 可預見性。 此時高速緩存的大小 ， 顯然不再是固定的 。 第五章 設 備 管 理 2) FSCAN FSCAN算法實質上是 N步 SCAN算法的簡化 ， 即FSCAN只將磁盤請求隊列分成兩個子隊列 。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 “ 饑餓 ” 現象 。 第五章 設 備 管 理 3. 磁盤訪問時間 1) 尋道時間 Ts 這是指把磁臂 (磁頭 )移動到指定磁道上所經歷的時間 。 (3) 驅動程序與 I/O設備所采用的 I/O控制方式緊密相關 。 (2) 檢查用戶 I/O請求的合法性 ， 了解 I/O設備的狀態(tài) ， 傳遞有關參數 ， 設置設備的工作方式 。 這樣 ，便可在主機的直接控制下 ， 實現脫機輸入 、 輸出功能 。 1) 設備分配時的靈活性 2) 易于實現 I/O 第五章 設 備 管 理 2. 設備獨立性軟件 1) 這些公有操作包括： ① 對獨立設備的分配與回收； ② 將邏輯設備名映射為物理設備名 ， 進一步可以找到相應物理設備的驅動程序； ③ 對設備進行保護 ， 禁止用戶直接訪問設備； ④ 緩沖管理 ， 即對字符設備和塊設備的緩沖區(qū)進行有效的管理 ， 以提高 I/O的效率； ⑤ 差錯控制 。 第五章 設 備 管 理 2. (1) 先來先服務。 Signal(MS(type))。 (2) (2) Nextg指針追趕上 Nexti指針。 (4) (4) 通道程序結束位 P。 (4) 數據計數器 DC。 第五章 設 備 管 理 直接存儲器訪問 DMA I/O控制方式 1. DMA(Direct Memory Access)控制方式的引入 該方式的特點是： ① 數據傳輸的基本單位是數據塊 ， 即在CPU與 I/O設備之間 ， 每次傳送