【正文】 存儲(chǔ)器的一部分區(qū)域做為緩沖池。 還需四種工作緩沖區(qū)： 收容 輸入數(shù)據(jù)、 提取 輸入數(shù)據(jù)、 收容 輸出數(shù)據(jù)、 提取 輸出數(shù)據(jù)的 工作緩沖區(qū) 第五章 設(shè) 備 管 理 2. Getbuf過(guò)程和 Putbuf過(guò)程 Procedure Getbuf(type) begin Wait(RS(type))。 中科院計(jì)算所 第五章 設(shè) 備 管 理 圖 610 利用緩沖寄存器實(shí)現(xiàn)緩沖 1 位緩沖9 . 6 K b / s8 位緩沖寄存器送內(nèi)存9 . 6 K b / s8 位緩沖寄存器9 . 6 K b / s送內(nèi)存( b )( a )( c )100微秒刷新一次 第五章 設(shè) 備 管 理 單緩沖和雙緩沖 1. 單緩沖 (Single Buffer) 工作區(qū)處理 ( C )緩沖區(qū)傳送 ( M ) 輸入 ( T )I / O 設(shè)備( a )T1M1C1T2M2C2T3M3C3T4t( b )用戶(hù)進(jìn)程圖 611 單緩沖工作示意圖 單緩沖，為什么對(duì)一塊數(shù)據(jù)的處理時(shí)間為max(T,C)+M? 必須等 這段時(shí)間需要CPU和緩沖區(qū)同時(shí)參與 第五章 設(shè) 備 管 理 2. 雙緩沖 (Double Buffer) 工作區(qū)用戶(hù)進(jìn)程緩沖區(qū) 1緩沖區(qū) 2I / O 設(shè)備T1( 緩沖 1)M1C1M2C2M3C3T2( 緩沖 2) T3( 緩沖 3)M4C4T4( 緩沖 4)( a )( b )圖 612 雙緩沖工作示意圖 另一個(gè)緩沖區(qū) CPU和緩沖 1 只 CPU參與 雙緩沖，為什么對(duì)一塊數(shù)據(jù)的處理時(shí)間為max(T,C） ? 第五章 設(shè) 備 管 理 圖 613 雙機(jī)通信時(shí)緩沖區(qū)的設(shè)置 緩沖區(qū) 緩沖區(qū)A 機(jī) B 機(jī)( a ) 單緩沖發(fā)送緩沖區(qū)接收緩沖區(qū)接收緩沖區(qū)發(fā)送緩沖區(qū)A 機(jī) B 機(jī)( b ) 雙緩沖第五章 設(shè) 備 管 理 案例 攝像頭 數(shù)字圖像 視頻壓縮 Inter 個(gè)人 計(jì)算機(jī) 模擬圖像 A/D轉(zhuǎn)換 個(gè)人 計(jì)算機(jī) RTP、 UDP TCP\IP D1： 720x576x2 第五章 設(shè) 備 管 理 案例 攝像頭 數(shù)字圖像 2 視頻壓縮 Inter 個(gè)人 計(jì)算機(jī) 模擬圖像 個(gè)人 計(jì)算機(jī) RTP、 UDP TCP\IP 數(shù)字圖像 1 數(shù)字圖像 3 壓縮后代碼 1 壓縮后代碼 2 第五章 設(shè) 備 管 理 循環(huán)緩沖 1. 循環(huán)緩沖的組成 (多個(gè)緩沖區(qū)，三個(gè)指針 ) 圖 614 循環(huán)緩沖 RGGGRG165423N e x t iN e x t gRGGGRC165423N e x t iN e x t gc u r r e n t計(jì)算進(jìn)程下一個(gè)可用的緩沖區(qū)，相當(dāng)于消費(fèi)者進(jìn)程 空緩沖區(qū)，相當(dāng)于生產(chǎn)者進(jìn)程 滿(mǎn) 當(dāng)前正在運(yùn)行的進(jìn)程 第五章 設(shè) 備 管 理 2. 循環(huán)緩沖區(qū)的使用 (了解 ) (1) Getbuf過(guò)程。 CCER = CCER|0x00000100。 CH8_DST = (unsigned int)dst。 。主頻 600MHz。 (4) 通道程序結(jié)束位 P。 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 。數(shù)據(jù)的每次讀寫(xiě)通過(guò) CPU。 以數(shù)組為傳送單位 第五章 設(shè) 備 管 理 3. “瓶頸”問(wèn)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(pán)控制器打印機(jī)控制器?其它控制器磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器打印機(jī)系統(tǒng)總線第五章 設(shè) 備 管 理 I/O控制方式 DMA控制器的出現(xiàn) ，使 I/O方式 在傳輸單位上發(fā)生了變化，即從以” 字節(jié) ”為單位的傳輸擴(kuò)大到以“ 數(shù)據(jù)快 ”為 單位進(jìn)行傳輸，從而大大的改善了塊設(shè)備的 I/O性能。 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(lèi)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； 二是 通道沒(méi)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 。它是指在一段時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)用戶(hù) (進(jìn)程 )訪問(wèn)的設(shè)備，即 臨界資源 ； 因而，對(duì)多個(gè)并發(fā)進(jìn)程而言，應(yīng)互斥地訪問(wèn)這類(lèi)設(shè)備，系統(tǒng)一旦把這類(lèi)設(shè)備分配給某進(jìn)程后，便由該進(jìn)程獨(dú)占，直至用完釋放，應(yīng)當(dāng)注意，獨(dú)占設(shè)備的分配有可能引起進(jìn)程死鎖； ? 共享設(shè)備 (磁盤(pán) )。 由于信息的存取總是以數(shù)據(jù)塊為單位， 故而得名。 設(shè)備管理 的主要功能 ：緩沖區(qū)管理、設(shè)備分配、設(shè)備處理、虛擬設(shè)備、及實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性。典型設(shè)備有鍵盤(pán)、 鼠標(biāo)器、語(yǔ)音的輸入和輸出等設(shè)備。 ? 字符設(shè)備 (Character Device)，用于數(shù)據(jù)的輸入和輸出。 華中科大 第五章 設(shè) 備 管 理 2. 設(shè)備與控制器之間的接口 圖 61 設(shè)備與控制器間的接口 緩沖 轉(zhuǎn)換器控制邏輯信號(hào)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信號(hào)線狀態(tài)信號(hào)線控制信號(hào)線至設(shè)備控制器I / O 設(shè)備通常，設(shè)備 并不是直接與 CPU進(jìn)行通信 ，而是與設(shè)備控制器通信，因此，在設(shè)備與設(shè)備控制器之間應(yīng)有一接口，在該接口中有三種類(lèi)型的信號(hào)。 可見(jiàn) ， 這種通道的利用率很低 。 在該方式中 ， CPU之所以要不斷地測(cè)試 I/O設(shè)備的狀態(tài) ， 就是因?yàn)樵?CPU中 無(wú)中斷機(jī)構(gòu) ， 使 I/O設(shè)備無(wú)法向 CPU報(bào)告它已完成了一個(gè)字符的輸入操作 。 第五章 設(shè) 備 管 理 3 、直接存儲(chǔ)器訪問(wèn) DMA I/O控制方式 該方式的特點(diǎn)是 ： ① 數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝皇?數(shù)據(jù)塊 ， 即在 CPU與 I/O設(shè)備之間 ，每次傳送至少一個(gè)數(shù)據(jù)塊； ② 所傳送的數(shù)據(jù)是 從設(shè)備直接送入內(nèi)存 的 ， 或者相反； ③ 僅在傳送一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)塊的 開(kāi)始和結(jié)束 時(shí) ， 才需 CPU干預(yù) ， 整塊數(shù)據(jù)的傳送是在 控制器 的控制下完成的 。 它規(guī)定了指令所執(zhí)行的操作，如讀。 (5) 記錄結(jié)束標(biāo)志 R。（含使用的通道、數(shù)據(jù)源地址、數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康牡刂返龋? 配置寄存器實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)。 。 CH8_CNT = 0x00010010。 A、存儲(chǔ)設(shè)備 b、系統(tǒng)設(shè)備 c、用戶(hù)設(shè)備 d、虛擬設(shè)備 如果 I/O設(shè)備與存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換不經(jīng)過(guò) CPU來(lái)完成，這種數(shù)據(jù)交換方式是（ ） A、程序查詢(xún) b、中斷方式 c、 DMA方式 d、無(wú)條件存取方式 大多數(shù)低速設(shè)備都屬于（ ）設(shè)備。 (2) Nextg指針追趕上 Nexti指針。 Signal(MS(type))。 a、緩沖池 b閉緩沖區(qū)環(huán) c單緩沖區(qū) d雙緩沖區(qū) 主存 a 第五章 設(shè) 備 管 理 設(shè)備分配 設(shè)備分配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 設(shè)備分配原則 假脫機(jī)技術(shù) 返回 由于外設(shè)資源的有限，需解決進(jìn)程間的外設(shè)共享問(wèn)題，以提高外設(shè)資源的利用率。 – 通道控制表 (CHCT, CHannel Control Table)：每個(gè)通道一張，描述通道工作狀態(tài)。 因此 ， 系統(tǒng)須具有將邏輯設(shè)備名稱(chēng)轉(zhuǎn)換為某物理設(shè)備名稱(chēng)的功能 ， 這非常類(lèi)似于存儲(chǔ)器管理中所介紹的邏輯地址和物理地址的概念 。 第五章 設(shè) 備 管 理 SPOOLing 假脫機(jī)技術(shù) ? 引入：在多道批處理系統(tǒng)中，專(zhuān)門(mén)利用一道程序（ SPOOLing程序）來(lái)完成對(duì)設(shè)備的 I/O操作。 第五章 設(shè) 備 管 理 2. SPOOLing系統(tǒng)的組成 輸入井和輸出井 這是在 磁盤(pán)上 開(kāi)辟的 兩個(gè)大存儲(chǔ)空間 。 第五章 設(shè) 備 管 理 4. SPOOLing系統(tǒng)的特點(diǎn) *** (1)提高了 I/O的速度 。由于多臺(tái)邏輯設(shè)備事實(shí)上不存在，而只是給用戶(hù)的一種感覺(jué)，因此被稱(chēng)作虛擬設(shè)備。控制過(guò)程可分為以下 6步： 第五章 設(shè) 備 管 理 設(shè)備控制過(guò)程的實(shí)現(xiàn)方式 ? 作為 應(yīng)用進(jìn)程 的一部分執(zhí)行：與程序控制 I/O相對(duì)應(yīng)，難以對(duì)外設(shè)發(fā)出的中斷作實(shí)時(shí)響應(yīng) ? 作為 系統(tǒng)進(jìn)程 執(zhí)行：每類(lèi)設(shè)備一個(gè)進(jìn)程，或整個(gè)系統(tǒng)一個(gè)進(jìn)程處理各類(lèi)設(shè)備 ? 不設(shè)進(jìn)程，作為 OS核心 中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 返回 第五章 設(shè) 備 管 理 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 ? 中轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)和控制 ：不是數(shù)據(jù)和控制的源端和目的端（應(yīng)用程序和設(shè)備） ? 與硬件特性密切相關(guān) ：通常由硬件廠商提供。 例子：讀一個(gè) 128KB大小的文件： (1)文件由 8個(gè)連續(xù)磁道 (每個(gè)磁道 32個(gè)扇區(qū) )上的 256個(gè)扇區(qū)構(gòu)成： 20ms+(+)*8=220ms。 第五章 設(shè) 備 管 理 2) SCAN算法 圖 625 SCAN調(diào)度算法示例 本算法不僅考慮到預(yù)訪問(wèn)磁道和當(dāng)前磁道之間的 距離 ，更 優(yōu)先考慮 的是磁頭當(dāng)前的移動(dòng)方向 。 當(dāng)磁盤(pán) I/O的頻繁程度較高時(shí) ， 該緩沖池可能包含更多的內(nèi)存空間；而在應(yīng)用程序運(yùn)行得較多時(shí) ， 該緩沖池可能只剩下較少的內(nèi)存空間 。 (2) 可預(yù)見(jiàn)性。 第五章 設(shè) 備 管 理 引入高速緩沖的目的是“改善 CPU和 I/O設(shè)備之間速度不匹配的情況”。