【正文】 在設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的進(jìn)程釋放一條或多條命令后，系統(tǒng)有兩種處理方式，多數(shù)情況下，執(zhí)行設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的進(jìn)程必須等待命令完成，這樣，在命令開始執(zhí)行后，它阻塞自已，直到中斷處理時(shí)將它解除阻塞為止。 可以執(zhí)行通道程序 （ 2）引入通道的目的 為了使 CPU從 I/O事務(wù)中解脫出來(lái)，同時(shí)為了提高 CPU與設(shè)備，設(shè)備與設(shè)備之間的并行工作能力 ? 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(shí)地執(zhí)行多個(gè)通道程序。CPU接收中斷信號(hào) ， 從 CSW中取得有關(guān)信息 ， 決定下一步做什么 通道工作原理（續(xù) 6） 通道的發(fā)展 ? 新的通道思想綜合了許多新的技術(shù) ? 在個(gè)人計(jì)算機(jī)中，芯片組中專門 I/O處理的芯片，稱為IOP（ IO Processor），發(fā)揮通道的作用 ? IBM 390 中，沿用了輸入輸出通道概念 IBM于 1998年推出光纖通道技術(shù)（稱為 FICON），可通過(guò) FICON 連接多達(dá) 127個(gè)大容量 I/O設(shè)備。如它又要被使用，則又要從空閑 av隊(duì)列鏈中取下，使用完后插入到空閑 av隊(duì)列隊(duì)尾。用戶的 I/O請(qǐng)求、對(duì)命令的合法性檢查以及參數(shù)處理在文件系統(tǒng)中完成。把這種技術(shù)用于對(duì)設(shè)備的使用實(shí)質(zhì)就是對(duì)輸入／輸出操作成批處理。當(dāng)數(shù)據(jù)從磁盤塊讀 入 到緩沖區(qū) 后， 緩沖區(qū)從設(shè)備 I/O請(qǐng)求隊(duì)列取下 。一個(gè)通道可連接多個(gè)控制器，一個(gè)控制器可連接多個(gè)設(shè)備，形成樹形交叉連接 主要目的是啟動(dòng)外設(shè)時(shí)： ? 提高了控制器效率 ? 提高可靠性 ? 提高并行度 通道連接 交叉連接 （ 5） 通道工作原理 通道相當(dāng)于一個(gè)功能簡(jiǎn)單的處理機(jī)，包含通道指令（空操作，讀操作，寫操作，控制，轉(zhuǎn)移操作），并可執(zhí)行用這些指令編寫的通道程序 通道工作原理 ? 通道運(yùn)算控制部件 通道地址字 CAW： 記錄通道程序在內(nèi)存中的地址 通道命令字 CCW： 保存正在執(zhí)行的通道指令 通道狀態(tài)字 CSW： 存放通道執(zhí)行后的返回結(jié)果 通道數(shù)據(jù)字 CDW： 存放傳輸數(shù)據(jù) 通道和 CPU共用內(nèi)存，通過(guò)周期竊取方式取得 通道工作原理（續(xù) 1） ? 通道命令及格式 用于 I/O操作的命令主要有兩種： I/O指令：?jiǎn)?dòng)通道程序 通道命令：對(duì) I/O操作進(jìn)行控制 讀、反讀、寫、測(cè)試設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)傳輸命令、用于設(shè)備控制的命令（磁帶反繞、換頁(yè)）、實(shí)現(xiàn)通道程序內(nèi)部控制的轉(zhuǎn)移命令 通道工作原理（續(xù) 2） 命令格式一般包括：操作碼、數(shù)據(jù)傳輸內(nèi)存地址、特征位、計(jì)數(shù)器 編制一個(gè)通道程序，從磁帶機(jī)上讀入 200字節(jié)的信息，送入內(nèi)存（ 1000） 16 開始的單元。這樣，較高層的軟件只與抽象設(shè)備打交道，獨(dú)立于物理扇區(qū)的尺寸而使用等長(zhǎng)的邏輯塊 I／ O軟件 盡管大部分 I／ O軟件都包含在操作系統(tǒng)中，但仍有一小部分是由與用戶程序連接在一起的庫(kù)過(guò)程，甚至完全由運(yùn)行于核外的程序構(gòu)成。首先，控制器按位進(jìn)行組裝，然后存入控制器內(nèi)部的緩沖區(qū)中形成以字節(jié)為單位的塊。命令完成時(shí)，控制器產(chǎn)生一個(gè)中斷， CPU響應(yīng)中斷，控制轉(zhuǎn)給操作系統(tǒng)。而在其它情況下，命令執(zhí)行不必延遲就很快完成 雖然 I／ O軟件中一部分是設(shè)備專用的，但大部分軟件是與設(shè)備無(wú)關(guān)的。當(dāng)一個(gè)通道程序控制某臺(tái)設(shè)備傳送一個(gè)字節(jié)后，通道硬件就控制轉(zhuǎn)去執(zhí)行另一個(gè)通道程序，控制另一臺(tái)設(shè)備傳送信息 主要連接以字節(jié)為單位的低速 I/O設(shè)備，如打印機(jī)，終端 以字節(jié)為單位交叉?zhèn)鬏?，?dāng)一臺(tái)傳送一個(gè)字節(jié)后，立即轉(zhuǎn)去為另一臺(tái)傳送字節(jié) （ 3）分類 分類（續(xù) 1） ? 選擇通道 選擇通道是以成組方式工作的，即每次傳送一批數(shù)據(jù)，故傳送速度很高。傳輸速度是 333MHz／ s，未來(lái)將達(dá)到 1GHz／ s。如它一直未使用，則該緩沖區(qū)從空閑 av隊(duì)列隊(duì)尾慢慢升到隊(duì)首，最后被重新分配，舊的盤塊數(shù)據(jù)才被置換 系統(tǒng)對(duì)緩沖區(qū)的分配是采用近似 LRU算法。在需要各種設(shè)備執(zhí)行具體操作時(shí)，通過(guò)相應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)入不同的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 （ 2）與系統(tǒng)引導(dǎo)的接口（初始化，包括分配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，建立設(shè)備的請(qǐng)求隊(duì)列） （ 3）與設(shè)備的接口 不同操作系統(tǒng)處理 I/O事務(wù)所采用的形式不同，主要有三種處理方式： (1) 每類設(shè)備一個(gè) I/O進(jìn)程 (2) 整個(gè)系統(tǒng)一個(gè) I/O進(jìn)程 (3) 為各類設(shè)備設(shè)置相應(yīng)的設(shè)備處理程序供外部調(diào)用 I/O進(jìn)程：專門處理系統(tǒng)中的 I/O請(qǐng)求和 I/O中斷工作 4. 一種實(shí)現(xiàn)方案： I/O進(jìn)程 （ 1） I/O請(qǐng)求的進(jìn)入 用戶程序：調(diào)用 send將 I/O請(qǐng)求發(fā)送給 I/O進(jìn)程；調(diào)用 block將自己阻塞，直到 I/O任務(wù)完成后被喚醒 系統(tǒng)：利用 wakeup喚醒 I/O進(jìn)程，完成用戶所要求的 I/O處理 （ 2） I/O中斷的進(jìn)入 當(dāng) I/O中斷發(fā)生時(shí)，內(nèi)核中的中斷處理程序發(fā)一條消息給 I/O進(jìn)程，由 I/O進(jìn)程負(fù)責(zé)判斷并處理中斷 一種實(shí)現(xiàn)方案： I/O進(jìn)程（續(xù) 1） （ 3） I/O進(jìn)程 是系統(tǒng)進(jìn)程，一般賦予最高優(yōu)先級(jí)。因此要考慮多個(gè)訪問(wèn)請(qǐng)求到達(dá)時(shí)服務(wù)的順序，使平均服務(wù)時(shí)間越短越好 設(shè)備分配策略（續(xù) 1） ? 以 SPOOLing方式使用外設(shè) ? SPOOLing 技術(shù)是在批處理操作系統(tǒng)時(shí)代引入的，即所謂假脫機(jī)輸入 /輸出技術(shù)。如果在散列隊(duì)列中未找到時(shí)，則從空閑 av隊(duì)列隊(duì)首摘取一個(gè)緩沖區(qū)，插入設(shè)備 I/O請(qǐng)求隊(duì)列；并從原散列隊(duì)列中取下，插入由讀入信息盤塊號(hào)確定的新的散列隊(duì)列中。 一旦 CPU發(fā)出指令，啟動(dòng)通道，則通道獨(dú)立于 CPU工作。它可將若干扇區(qū)合成一個(gè)邏輯塊。頭標(biāo)是在對(duì)磁盤格式化時(shí)寫上的，它包括柱面和扇區(qū)數(shù)，扇區(qū)的大小和類似的一些數(shù)據(jù) 控制器的任務(wù)是把串行的位流轉(zhuǎn)換為字節(jié)塊，并進(jìn)行必要的錯(cuò)誤修正。 CPU通過(guò)讀控制器寄存器中的信息，獲得操作結(jié)果和設(shè)備狀態(tài) 控制器與設(shè)備之間的接口常常是一個(gè)低級(jí)接口。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與設(shè)備獨(dú)立軟件之間的確切界限是依賴于具體系統(tǒng)的 設(shè)備獨(dú)立的軟件（續(xù) 1） 設(shè)備獨(dú)立的軟件（續(xù) 2） 設(shè)備都需要的功能，并且向用戶級(jí)軟件提供一個(gè)統(tǒng)一的接口 系統(tǒng)中的一個(gè)主要課題。選擇通道在一段時(shí)間內(nèi)只能執(zhí)行一個(gè)通道程序，只允許一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸 分類（續(xù) 2） 當(dāng)這臺(tái)設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸完成