【正文】 168。168。 多個(gè)設(shè)備以字節(jié)為單位 交叉輪流 使用主通道傳輸自己的數(shù)據(jù)。利用率低。CPU 存儲(chǔ)器 磁盤(pán)控制器 打印機(jī)控制器 其他控制器磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器打印機(jī)系統(tǒng)總線* 微機(jī) I/O系統(tǒng)中的總線結(jié)構(gòu)2/8/2023 21總線的發(fā)展過(guò)程n ISA和 EISA總線1. ISA（ Industry Standard Architecture）總線2. EISA（ Extended ISA）總線n 局部總線（ Local Bus）1. VESA（ Video Electronic Standard）總線2. PCI（ Peripheral Component Interface）總線2/8/2023 22 I/O控制方式n 程序 I/O方式n 中斷驅(qū)動(dòng) I/O方式n 直接存儲(chǔ)器訪問(wèn) DMA（字節(jié) — 塊）n I/O通道控制方式（組織傳送的獨(dú)立）n 宗旨：減少主機(jī)對(duì) I/O控制的干預(yù)，將CPU從繁雜的 I/O控制事物中解脫出來(lái)。n 在程序 I/O方式中，由于 CPU高速而 I/O設(shè)備低速致使CPU極大浪費(fèi)。n CPU還是存在頻繁的中斷處理操作。2/8/2023 31DMA控制器的示意圖countI/O控制邏輯DRMARDCCRCPU 內(nèi)存主機(jī) — 控制器接口控制器與塊設(shè)備接口系統(tǒng)總線 DMA控制器命令2/8/2023 32DMA控制器中的寄存器n 為實(shí)現(xiàn)主機(jī)與控制器之間塊數(shù)據(jù)的直接交換，必須設(shè)置如下四類(lèi)寄存器：1. 數(shù)據(jù)寄存器 DR： 暫存設(shè)備到內(nèi)存或從內(nèi)存到設(shè)備的數(shù)據(jù)。 DMA控制器讀入一個(gè)數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)寄存器 DR中，然后傳到內(nèi)存中；168。通道指令一般包含下列信息：1. 操作碼。表示該指令是否與下條指令有關(guān)。168。168。n 讀出： OS從第一緩沖區(qū)中移出數(shù)據(jù)，并送入用戶(hù)進(jìn)程。組織形式：循環(huán)緩沖、緩沖池。 計(jì)算進(jìn)程正在使用的現(xiàn)行工作緩沖區(qū) Cn 多個(gè)指針。當(dāng)輸入進(jìn)程把緩沖區(qū)裝滿(mǎn)時(shí)，也調(diào)用該進(jìn)程將緩沖區(qū)釋放。2/8/2023 50n 系統(tǒng)設(shè)置多個(gè)緩沖區(qū)，形成一個(gè)緩沖池。獲取緩沖區(qū)時(shí) P（ RS），釋放時(shí)V（ RS）。通道控制表168。優(yōu)先級(jí)高者優(yōu)先n 設(shè)備分配的安全性：進(jìn)程開(kāi)始 I/O后就阻塞直到 I/O完成。 根據(jù)請(qǐng)求設(shè)備名，查找 SDT，找到 DCT；167。 進(jìn)程使用邏輯設(shè)備名提出 I/O請(qǐng)求。（ Simultaneaus Periphernal Operating On—Line ，或稱(chēng)為假脫機(jī)操作）168。 用另一進(jìn)程模擬脫機(jī)輸出時(shí)外圍設(shè)備控制器的功能，把數(shù)據(jù)從磁盤(pán)上傳送到低速輸出設(shè)備上。 利用輸入輸出井模擬成脫機(jī)輸入輸出，緩和了 CPU和 I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾。驅(qū)動(dòng)的功能和特點(diǎn)168。n標(biāo)識(shí)符字段：標(biāo)識(shí)一個(gè)扇區(qū)的信息記錄； 1+2+1+1+3 bytesn數(shù)據(jù)字段：每個(gè)扇區(qū)存放數(shù)據(jù)的空間。2/8/2023 752）磁盤(pán)調(diào)度方法n 對(duì)所有請(qǐng)求訪問(wèn)磁盤(pán)的進(jìn)程進(jìn)行合理調(diào)度，使對(duì)磁盤(pán)的平均訪問(wèn)時(shí)間最小。 使每次磁頭移動(dòng)時(shí)間最少?？紤]距離的同時(shí)，更優(yōu)先考慮方向uSCAN算法168。n 修改：將 SCAN規(guī)定的移動(dòng)方向改為 “單向移動(dòng) ”168。168。2/8/2023 823）磁盤(pán)高速緩存）磁盤(pán)高速緩存n 內(nèi)存中劃出，對(duì)外存磁盤(pán)讀寫(xiě)進(jìn)行緩存的內(nèi)存中劃出，對(duì)外存磁盤(pán)讀寫(xiě)進(jìn)行緩存的區(qū)域。7. 設(shè)備獨(dú)占性是指：應(yīng)用程序獨(dú)立于具體使用的物理設(shè)備。14. 在操作系統(tǒng)中，用戶(hù)在使用 I/O設(shè)備時(shí)，通常采用：邏輯設(shè)備名。2/8/2023 88練習(xí)1. 如何將獨(dú)占型輸入設(shè)備改造成可共享使用的虛擬設(shè)備？2. 為什么要設(shè)置內(nèi)存 I/O緩沖區(qū)？通常有哪幾類(lèi)緩沖區(qū)？3. 什么是設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序？其功能是什么？4. 在設(shè)備管理中，何為設(shè)備獨(dú)立性？如何實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性？5. 試給出常用的 I/O調(diào)度算法。 緊跟著傳送需要寫(xiě)回的頁(yè)的全部數(shù)據(jù)。 n 尋道，將讀 /寫(xiě)頭移動(dòng)到指定位置。n 磁盤(pán)申請(qǐng) I/O總線。l 根據(jù)數(shù)據(jù)要寫(xiě)入的地址，讀 /寫(xiě)頭移動(dòng)到正確的柱面，同時(shí)，將數(shù)據(jù)接收到緩沖區(qū)。 CPU給出地址，需要訪問(wèn)某存儲(chǔ)單元；168。16. 引起中斷發(fā)生的事件稱(chēng)為：中斷源。2/8/2023 859. 進(jìn)行設(shè)備分配時(shí)所需要的數(shù)據(jù)表格主要有：設(shè)備控制表、設(shè)備控制器控制表、通道控制表和系統(tǒng)設(shè)備表。4）其他提速方法）其他提速方法n 提前讀提前讀n 延遲寫(xiě)延遲寫(xiě)n 優(yōu)化物理塊分布優(yōu)化物理塊分布n 虛擬盤(pán)虛擬盤(pán)n 磁盤(pán)冗余陣列（高速、大容量磁盤(pán)系統(tǒng)）磁盤(pán)冗余陣列（高速、大容量磁盤(pán)系統(tǒng)）自學(xué)自學(xué)2/8/2023 83要點(diǎn)1. 虛擬設(shè)備是指：通過(guò)虛擬技術(shù)將一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備改造成若干臺(tái)邏輯設(shè)備，供若干個(gè)用戶(hù)進(jìn)程同時(shí)使用。168。n NStepSCANn 前述算法共同問(wèn)題：168。168。 不一定是最短平均柱面定位時(shí)間，但比 FIFO算法有更好的性能。n 算法：168。 1+512+2 bytesID field（ 7 bytes）Data field（ 515 bytes）2/8/2023 74與速度有關(guān)n磁盤(pán)類(lèi)型168。中斷處理程序的處理過(guò)程自學(xué)自學(xué)P167~2/8/2023 72磁盤(pán)存儲(chǔ)器管理n 磁盤(pán)性能簡(jiǎn)述n 磁盤(pán)調(diào)度方法n 磁盤(pán)高速緩存n 提高速度的其他方法2/8/2023 731）磁盤(pán)性能簡(jiǎn)述首先與格式有關(guān)n 數(shù)據(jù)的組織和格式168。 并沒(méi)有為進(jìn)程分配設(shè)備，而是為進(jìn)程分配一存儲(chǔ)區(qū)和建立一張 I/O請(qǐng)求表。n 見(jiàn) P167說(shuō)明：168。2/8/2023 67SPOOLing系統(tǒng)的組成輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸入井輸出井磁盤(pán)輸入進(jìn)程 SPi 輸出進(jìn)程 SP0CPU輸入緩沖區(qū) Bi輸入緩沖區(qū) B0模擬的外圍機(jī)模擬的外圍機(jī)（軟防硬）（軟防硬）以 CPU的視角，就把磁盤(pán)當(dāng)設(shè)備2/8/2023 68?SPOOLing系統(tǒng)的組成主要有三大部分（如下頁(yè)圖）1. 輸入井和輸出井： 磁盤(pán)上開(kāi)辟兩大存儲(chǔ)空間磁盤(pán)上開(kāi)辟兩大存儲(chǔ)空間 。 系統(tǒng)從 SDT中依次找下去，直到找到一個(gè)該類(lèi)設(shè)備中空閑可用的進(jìn)行分配。2. 分配控制器167。n 設(shè)備獨(dú)立性2）設(shè)備分配需考慮的因素2/8/2023 60?設(shè)備獨(dú)立性（無(wú)關(guān)性）n Device Independencen 指用戶(hù)編程序時(shí)所用設(shè)備（邏輯上的）與實(shí)際設(shè)備無(wú)關(guān)；好處：n 設(shè)備分配時(shí)的靈活性3個(gè)物理設(shè)備（如打印機(jī)），程序中申請(qǐng)一臺(tái)打印機(jī)，執(zhí)行時(shí)不拘泥必須是某臺(tái)（如第 2個(gè)）打印機(jī)n 易于實(shí)現(xiàn) I/O重定向指用于 I/O操作的設(shè)備可以更換（重定向），而不必改變應(yīng)用程序。設(shè)備類(lèi)型 type設(shè)備標(biāo)識(shí)符 deviceid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DCT 1DCT 2DCT n設(shè)備控制表集合指向因請(qǐng)求該設(shè)備而阻塞的 進(jìn)程的 PCB組 成的隊(duì)列。要 防止無(wú)序競(jìng)爭(zhēng) ，提高外設(shè)資源的利用率。2/8/2023 51① 緩沖池的組成n 對(duì)于既可輸入又可輸出的公用緩沖池，至少應(yīng)含有下列三種類(lèi)型的緩沖區(qū)：1. 空緩沖區(qū)；2. 裝滿(mǎn)輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)；3. 裝滿(mǎn)輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)；為方便管理，將上述類(lèi)型相同的緩沖區(qū)連成隊(duì)列168。意味著輸入速度大于計(jì)算速度，緩沖區(qū)滿(mǎn)，此情況稱(chēng)為系統(tǒng)受計(jì)算限制。168。2/8/2023 45① 循環(huán)緩沖的組成n 多個(gè)緩沖區(qū)。兩個(gè)緩沖區(qū)， CPU和外設(shè)都可以 連續(xù)處理 無(wú)需等待對(duì)方。單緩沖下， T、 C可并行。168。u但分析單個(gè)程序內(nèi)的執(zhí)行uCPU計(jì)算工作需等待后續(xù)數(shù)據(jù)輸入才可繼續(xù)uC