設(shè)備管理培訓(xùn)教材(ppt76頁(yè))-文庫(kù)吧在線文庫(kù)
【正文】 緩沖技術(shù)。 （ 3）實(shí)現(xiàn)其他功能。 （ 2）塊設(shè)備 以塊（如 512B）為單位傳送數(shù)據(jù)，如磁盤。也就是在某個(gè)用戶（進(jìn)程）對(duì) 設(shè)備的一次使用過程（包含多次 I/O操作）中，不允許其他用戶（進(jìn)程）使用該設(shè)備。 （ 2） 用戶設(shè)備 指操作系統(tǒng)生成時(shí)未登記入系統(tǒng)的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 。 （ 2） 中速設(shè)備 指?jìng)鬏斔俾蕿槊棵腌姅?shù)千個(gè)字節(jié)至數(shù)萬個(gè)字節(jié)的設(shè)備 ， 如針式打印機(jī) 、 激光打印機(jī)等 。 （ 2） 共享設(shè)備 指在一段時(shí)間內(nèi)允許多個(gè)進(jìn)程同時(shí)訪問的設(shè)備，多個(gè)進(jìn)程以交叉的方式來使用設(shè)備，其資源利用率高，如硬盤。 按照設(shè)備類型和相應(yīng)的分配算法決定將 I/O設(shè)備分配給哪一個(gè)要求使用該設(shè)備的進(jìn)程。盡管，通過在 I/O控制器中設(shè)置字符緩沖區(qū)而增大每次的數(shù)據(jù)傳輸量 ? 可能造成數(shù)據(jù)由于 CPU來不及取而丟失（當(dāng)外設(shè)速度快時(shí)） I/O控制方式 3. DMA方式 ? 在內(nèi)存與 I/O設(shè)備之間直接傳送數(shù)據(jù)塊 ? CPU在開始時(shí)向設(shè)備發(fā)“傳送一塊”命令，數(shù)據(jù)傳送由DMA控制器控制完成，每次 1個(gè)數(shù)據(jù)塊 ? 傳送結(jié)束時(shí)，由 DMA控制器給 CPU發(fā)送一個(gè)中斷信號(hào) ? DMA的功能可以以獨(dú)立的 DMA部件在系統(tǒng) I/O總線上完成，或者整合到 I/O部件中完成 DMA方式 DMA方式與中斷的主要區(qū)別： ? 中斷方式是在數(shù)據(jù)緩沖寄存器滿后，發(fā)中斷請(qǐng)求， CPU進(jìn)行中斷處理 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 大大減少了 CPU進(jìn)行中斷處理的次數(shù) ? 中斷方式的數(shù)據(jù)傳送是由 CPU控制完成的 DMA方式則是在 DMA控制器的控制下不經(jīng)過 CPU控制完成的 I/O控制方式 4. 通道方式 通道：獨(dú)立于 CPU的專門負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)輸入 /輸出傳輸工作的處理機(jī)，對(duì)外部設(shè)備實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，代替 CPU對(duì)輸入 /輸出操作進(jìn)行控制，從而使輸入 /輸出操作可與 CPU并行操作。 存在的問題： 該進(jìn)程的虛擬地址單元 10001511必須鎖定在內(nèi)存中，不能換出，干擾了 OS的交換決策； 否則有可能造成單進(jìn)程死鎖。 ? 每個(gè)通道 、 控制器 、 設(shè)備各設(shè)置一張表 ， 記錄各自的地址 (標(biāo)識(shí)符 )、 狀態(tài) (忙 /閑 )、 等待獲得此部件的進(jìn)程隊(duì)列指針 、 及一次分配后相互鏈接的指針 ， 以備分配和執(zhí)行I/O時(shí)使用 。具體分配是從設(shè)備類表或者系統(tǒng)設(shè)備表開始順序查找相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的。 SPOOLing技術(shù) 1. 脫機(jī)輸入 /輸出（ Offline I/O） 脫機(jī) I/O： I/O是脫離主機(jī)的。 輸入井和輸出井分別用于收容從輸入設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)和用戶程序的輸出數(shù)據(jù) 。 SPOOLing技術(shù) I/O管理中的幾個(gè)重要思想 三 、 I/O軟件的多層模型 I/O軟件按分層的思想構(gòu)成 較低層軟件要使較高層軟件獨(dú)立于硬件的特性 較高層軟件則要向用戶提供一個(gè)友好、清晰、簡(jiǎn)單、功能更強(qiáng)的接口 I/O軟件的多層模型 用戶進(jìn)程 獨(dú)立于設(shè)備的軟件 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 中斷處理程序 硬件 I/O請(qǐng)求 I/O應(yīng)答 進(jìn)行 I/O調(diào)用 提供與下層的統(tǒng)一接口：命名、分配、緩沖、保護(hù) 與設(shè)備有關(guān)的代碼：向設(shè)備控制器發(fā)命令 1. I/O軟件各層的功能 （ 1）用戶進(jìn)程層 執(zhí)行 I/O系統(tǒng)調(diào)用，對(duì) I/O數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化 （ 2）獨(dú)立于設(shè)備的軟件 實(shí)現(xiàn)設(shè)備的命名、設(shè)備的分配、數(shù)據(jù)的緩沖、設(shè)備的保護(hù)，提供與下層的統(tǒng)一接口 （ 3）設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 與設(shè)備有關(guān)的代碼。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 （ 6）緩沖 （ 7）設(shè)備分配 （ 8）出錯(cuò)處理 設(shè)備獨(dú)立軟件 5. 用戶空間的 I/O軟件 I/O軟件的多層模型 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)過程、甚至完全由運(yùn)行于核心外的程序構(gòu)成。 ⑥當(dāng) I/O完成時(shí)，產(chǎn)生中斷。 個(gè)人計(jì)算機(jī)中的硬盤（ Winchester盤）和軟盤一般都是移動(dòng)頭磁盤。 然后，開始執(zhí)行讀 /寫操作。 又稱 電梯調(diào)度算法 ，其移動(dòng)規(guī)律類似于電梯的運(yùn)行。 磁盤 I/O 三、磁盤 I/O性能的改善（提高磁盤 I/O性能的方法） 1. 磁盤高速緩存（ Disk Cache） 邏輯上屬于磁盤，物理上駐留內(nèi)存 在內(nèi)存中為磁盤設(shè)置一個(gè)緩沖區(qū) ，包含磁盤塊的副本 當(dāng)請(qǐng)求磁盤讀時(shí)，先查看所需的塊是否在高速緩存中。 （ 2） SSTF 下一個(gè)訪問的磁道 移動(dòng)距離（磁道數(shù)） 90 58 55 30 38 18 150 160 184 平均尋道長(zhǎng)度 10 32 3 16 1 20 132 10 24 磁盤調(diào)度算法 【例】設(shè)請(qǐng)求訪問的磁道順序?yàn)? 55, 58, 39, 18, 90, 160, 150, 38, 184 假定從磁道 100處開始。 當(dāng)磁臂為一個(gè)請(qǐng)求尋道時(shí)，其他進(jìn)程會(huì)產(chǎn)生其他磁盤請(qǐng)求 磁盤驅(qū)動(dòng)程序維護(hù)一個(gè)請(qǐng)求隊(duì)列，按柱面號(hào)索引，每個(gè)柱面的待處理請(qǐng)求組成一個(gè)鏈表。 移動(dòng)頭硬盤驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意圖 柱面 扇區(qū) 磁頭 磁臂 磁道 磁盤的結(jié)構(gòu) 磁盤的結(jié)構(gòu)： 包含 1個(gè)或多個(gè)盤片 每片分 2面 每面分為若干磁道（同心環(huán)） 每個(gè)磁道分為若干扇區(qū)（ Sector） 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在磁道上 所有盤片的每面上相同位置的磁道稱為一個(gè)柱面 (cylinder) 每個(gè)盤塊的地址由柱面號(hào)、磁頭號(hào)和扇區(qū)號(hào)表示 磁盤 I/O 2. 磁盤訪問時(shí)間 （ 1）尋道時(shí)間（ Seek Time） Ts 把磁臂（磁頭）徑向移動(dòng)到指定磁道或柱面上所經(jīng)歷的時(shí)間，包含啟動(dòng)磁臂和磁頭移動(dòng) n條磁道或柱面所花費(fèi)的時(shí)間。固定頭磁盤各磁頭可并行讀寫，但成本較高，主要用在大型機(jī)中。若數(shù)據(jù)在緩沖區(qū)可得到，則轉(zhuǎn) ⑨ ③ I/O子系統(tǒng)向
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