【正文】 組成 圖 58 DMA控制器的組成 DRM A RDCCRI / O控制邏輯…主機(jī)—控制器接口 控制器與塊設(shè)備接口c o u n t內(nèi)存C P U命令系統(tǒng)總線 D M A 控制器第五章 設(shè) 備 管 理 為了實(shí)現(xiàn)在主機(jī)與控制器之間成塊數(shù)據(jù)的直接交換 ， 必須在 DMA (1) 命令 /狀態(tài)寄存器 CR。 僅當(dāng)輸完一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí) ， 才需 CPU花費(fèi)極短的時(shí)間去做些中斷處理 。 也正因此 ， 才使該通道能被廣泛地用于連接多臺(tái)高 、 中速的外圍設(shè)備 ， 其數(shù)據(jù)傳送是按數(shù)組方式進(jìn)行的 。 它具有執(zhí)行 I/O指令的能力 ， 并通過執(zhí)行通道 (I/O)程序來控制 I/O操作 。 典型的塊設(shè)備是磁盤 ，每個(gè)盤塊的大小為 512 B~4 KB。 第二類是中速設(shè)備 ， 這是指其傳輸速率在每秒鐘數(shù)千個(gè)字節(jié)至數(shù)萬個(gè)字節(jié)的一類設(shè)備 。 典型的中速設(shè)備有行式打印機(jī) 、 激光打印機(jī)等 。 磁盤設(shè)備的基本特征是其傳輸速率較高 ， 通常每秒鐘為幾兆位；另一特征是可尋址 ， 即對(duì)它可隨機(jī)地讀 /寫任一塊；此外 ， 磁盤設(shè)備的 I/O常采用DMA方式 。 但I(xiàn)/O通道又與一般的處理機(jī)不同 ， 主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面： 一是其指令類型單一 ， 這是由于通道硬件比較簡(jiǎn)單 ， 其所能執(zhí)行的命令 ， 主要局限于與 I/O操作有關(guān)的指令； 再就是通道沒有自己的內(nèi)存 ， 通道所執(zhí)行的通道程序是放在主機(jī)的內(nèi)存中的 ， 換言之 ， 是通道與 CPU共享內(nèi)存 。 第五章 設(shè) 備 管 理 3. “瓶頸”問題 圖 54 單通路 I/O系統(tǒng) 設(shè)備 1設(shè)備 2設(shè)備 3設(shè)備 4設(shè)備 5設(shè)備 6設(shè)備 7控制器 1控制器 2控制器 3控制器 4通道 1通道 2存儲(chǔ)器第五章 設(shè) 備 管 理 圖 55 多通路 I/O系統(tǒng) I / O 設(shè)備控制器 1控制器 2通道 1通道 2存儲(chǔ)器I / O 設(shè)備I / O 設(shè)備I / O 設(shè)備第五章 設(shè) 備 管 理 總線系統(tǒng) 圖 56 總線型 I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu) C P U 存儲(chǔ)器磁盤控制器打印機(jī)控制器?其它控制器磁盤驅(qū)動(dòng)器打印機(jī)系統(tǒng)總線第五章 設(shè) 備 管 理 1. ISA和 EISA總線 1) ISA(Industry Standard Architecture) 這是為了 1984年推出的 80286型微機(jī)而設(shè)計(jì)的總線結(jié)構(gòu) 。 可見 ， 這樣可使CPU和 I/O設(shè)備都處于忙碌狀態(tài) ， 從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的資源利用率及吞吐量 。 用于接收從 CPU發(fā)來的 I/O命令或有關(guān)控制信息 ， 或設(shè)備的狀態(tài) 。 同時(shí) ， 又可實(shí)現(xiàn) CPU、 通道和 I/O設(shè)備三者的并行操作 ，從而更有效地提高整個(gè)系統(tǒng)的資源利用率 。 (2) 減少對(duì) CPU的中斷頻率， 放寬對(duì) CPU中斷響應(yīng)時(shí)間的限制。 (2) 輸入隊(duì)列 inq。 Signal(MS(type))。 其基本含義是： 應(yīng)用程序獨(dú)立于具體使用的物理設(shè)備 。 例如， 對(duì)各種設(shè)備的讀操作，在應(yīng)用程序中都使用 read。 當(dāng)用戶進(jìn)程請(qǐng)求打印輸出時(shí) ， SPOOLing系統(tǒng)同意為它打印輸出 ， 但并不真正立即把打印機(jī)分配給該用戶進(jìn)程 ， 而只為它做兩件事： ① 由輸出進(jìn)程在輸出井中為之申請(qǐng)一個(gè)空閑磁盤塊區(qū) ， 并將要打印的數(shù)據(jù)送入其中； ② 輸出進(jìn)程再為用戶進(jìn)程申請(qǐng)一張空白的用戶請(qǐng)求打印表 ， 并將用戶的打印要求填入其中 ， 再將該表掛到請(qǐng)求打印隊(duì)列上 。 (5) 對(duì)于設(shè)置有通道的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) ， 驅(qū)動(dòng)程序還應(yīng)能夠根據(jù)用戶的 I/O請(qǐng)求 ， 自動(dòng)地構(gòu)成通道程序 。 通過這些磁頭可訪問所有各磁道 ， 并進(jìn)行并行讀 /寫 ， 有效地提高了磁盤的 I/O速度 。 第五章 設(shè) 備 管 理 2) 旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間 Tτ 這是指定扇區(qū)移動(dòng)到磁頭下面所經(jīng)歷的時(shí)間 。 在高密度磁盤上容易出現(xiàn)此情況 。 這樣 ， 所有的新請(qǐng)求都將被推遲到下一次掃描時(shí)處理 。 這是直接將高速緩存中的數(shù)據(jù) ， 傳送到請(qǐng)求者進(jìn)程的內(nèi)存工作區(qū)中 。 該調(diào)用的主要功能是強(qiáng)制性地將所有在高速緩存中已修改的盤塊數(shù)據(jù)寫回磁盤 。 (4) RAID 5級(jí)。 第五章 設(shè) 備 管 理 3. RAID的優(yōu)點(diǎn) (1) 可靠性高。 這樣 ， 因系統(tǒng)故障所造成的工作損失不會(huì)超過 30 s的勞動(dòng)量 。 只將指向高速緩存中某區(qū)域的指針 ， 交付給請(qǐng)求者進(jìn)程 。 因此 ， 這里的高速緩存是一組在邏輯上屬于磁盤 ， 而物理上是駐留在內(nèi)存中的盤塊 。 而每處理一個(gè)隊(duì)列時(shí)又是按 SCAN算法 ， 對(duì)一個(gè)隊(duì)列處理完后 ， 再處理其他隊(duì)列 。 第五章 設(shè) 備 管 理 3) 傳輸時(shí)間 Tt 這是指把數(shù)據(jù)從磁盤讀出或向磁盤寫入數(shù)據(jù)所經(jīng)歷的時(shí)間 。 2) 每一個(gè)盤面僅配有一個(gè)磁頭 ， 也被裝入磁臂中 。 (3) 不設(shè)置專門的設(shè)備處理進(jìn)程 ， 而只為各類設(shè)備設(shè)置相應(yīng)的設(shè)備處理程序 (模塊 )， 供用戶進(jìn)程或系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)用 。 (2) 將獨(dú)占設(shè)備改造為共享設(shè)備。 第五章 設(shè) 備 管 理 3. 邏輯設(shè)備名到物理設(shè)備名映射的實(shí)現(xiàn) 1) 邏輯設(shè)備表 2) LUT的設(shè)置問題 圖 518 邏輯設(shè)備表 邏輯設(shè)備名 物理設(shè)備名驅(qū)動(dòng)程序入口地址/ d e v / t t y/ d e v / p r i n t e r3510242046? ? ?邏輯設(shè)備名/ d e v / t t y/ d e v / p r i n t e r?系統(tǒng)設(shè)備表指針35( a ) ( b )第五章 設(shè) 備 管 理 獨(dú)占設(shè)備的分配程序 1. 基本的設(shè)備分配程序 1) 分配設(shè)備 2) 分配控制器 3) 分配通道 第五章 設(shè) 備 管 理 2. 設(shè)備分配程序的改進(jìn) 1) 增加設(shè)備的獨(dú)立性 2) 考慮多通路情況 第五章 設(shè) 備 管 理 SPOOLing技術(shù) 1. 什么是 SPOOLing 為了緩和 CPU的高速性與 I/O設(shè)備低速性間的矛盾而引入了脫機(jī)輸入 、 脫機(jī)輸出技術(shù) 。 在應(yīng)用程序中 ， 使用邏輯設(shè)備名稱來請(qǐng)求使用某類設(shè)備；而系統(tǒng)在實(shí)際執(zhí)行時(shí) ， 還必須使用物理設(shè)備名稱 。 end 第五章 設(shè) 備 管 理 3. 緩沖區(qū)的工作方式 圖 515 緩沖區(qū)的工作方式 h i ns o u ts i nhout收容輸入提取輸出用戶程序提取輸入收容輸出緩沖池第五章 設(shè) 備 管 理 設(shè) 備 分 配 設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1. 設(shè)備控制表 DCT 設(shè)備類型 t y p e設(shè)備標(biāo)識(shí)符： d e v i c e i d設(shè)備狀態(tài)：等待/ 不等待 忙/ 閑指向控制器表的指針重復(fù)執(zhí)行次數(shù)或時(shí)間設(shè)備隊(duì)列的隊(duì)首指針D C T 1D C T 2D C T n設(shè)備控制表集合圖 516 設(shè)備控制表 第五章