【正文】 而只為它做兩件事： ① 由輸出進程在輸出井中為之申請一個空閑磁盤塊區(qū) ， 并將要打印的數(shù)據(jù)送入其中； ② 輸出進程再為用戶進程申請一張空白的用戶請求打印表 ， 并將用戶的打印要求填入其中 ， 再將該表掛到請求打印隊列上 。 其基本含義是： 應(yīng)用程序獨立于具體使用的物理設(shè)備 。 (2) 輸入隊列 inq。 同時 ， 又可實現(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系統(tǒng)的資源利用率 。 可見 ， 這樣可使CPU和 I/O設(shè)備都處于忙碌狀態(tài) ， 從而提高了整個系統(tǒng)的資源利用率及吞吐量 。 但I/O通道又與一般的處理機不同 ， 主要表現(xiàn)在以下兩個方面： 一是其指令類型單一 ， 這是由于通道硬件比較簡單 ， 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的內(nèi)存中的 ， 換言之 ， 是通道與 CPU共享內(nèi)存 。 典型的中速設(shè)備有行式打印機 、 激光打印機等 。 典型的塊設(shè)備是磁盤 ，每個盤塊的大小為 512 B~4 KB。 也正因此 ， 才使該通道能被廣泛地用于連接多臺高 、 中速的外圍設(shè)備 ， 其數(shù)據(jù)傳送是按數(shù)組方式進行的 。 第五章 設(shè) 備 管 理 2. DMA控制器的組成 圖 58 DMA控制器的組成 DRM A RDCCRI / O控制邏輯…主機—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 為了實現(xiàn)在主機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。 第五章 設(shè) 備 管 理 操作 P R 計數(shù) 內(nèi)存地址 WRITE 0 0 80 813 WRITE 0 0 140 1034 WRITE 0 1 60 5830 WRITE 0 1 300 20xx WRITE 0 0 250 1850 WRITE 1 1 250 720 第五章 設(shè) 備 管 理 緩 沖 管 理 緩沖的引入 (1) 緩和 CPU與 I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾。 Addbuf(type, number)。 第五章 設(shè) 備 管 理 2) 向用戶層 (或文件層 ) 無論何種設(shè)備， 它們向用戶所提供的接口應(yīng)該是相同的。 (4) 及時響應(yīng)由控制器或通道發(fā)來的中斷請求 ， 并根據(jù)其中斷類型調(diào)用相應(yīng)的中斷處理程序進行處理 。 這樣 ， 對一般的溫盤 ， 其尋道時間將隨尋道距離的增加而增大 ， 大體上是 5~30 ms。 在掃描期間 ， 將新出現(xiàn)的所有請求磁盤 I/O的進程 ， 放入另一個等待處理的請求隊列 。 第五章 設(shè) 備 管 理 4. 周期性地寫回磁盤 在 UNIX系統(tǒng)中專門增設(shè)了一個修改 (update)程序 ， 使之在后臺運行 ， 該程序周期性地調(diào)用一個系統(tǒng)調(diào)用 SYNC。 (2) 磁盤 I/O速度高。 后一種方式由于所傳送的數(shù)據(jù)量少 ， 因而節(jié)省了數(shù) 第五章 設(shè) 備 管 理 3. 置換算法 由于請求調(diào)頁中的聯(lián)想存儲器與高速緩存 (磁盤 I/O中 )的工作情況不同 ， 因而使得在置換算法中所應(yīng)考慮的問題也有所差異 。 當正在處理某子隊列時 ， 如果又出現(xiàn)新的磁盤 I/O請求 ， 便將新請求進程放入其他隊列 ， 這樣就可避免出現(xiàn)粘著現(xiàn)象 。 為能訪問該盤面上的所有磁道 ， 該磁頭必須能移動以進行尋道 。 (3) 實現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能。 因此 ， 系統(tǒng)須具有將邏輯設(shè)備名稱轉(zhuǎn)換為某物理設(shè)備名稱的功能 ， 這非常類似于存儲器管理中所介紹的邏輯地址和物理地址的概念 。 Wait(MS(type))。 (2) 內(nèi)存地址。 采用中斷驅(qū)動方式后 ， CPU可利用這 ms的時間去做其它事情 ，而僅用 ms的時間來處理由控制器發(fā)來的中斷請求 。 可見 ， 這種通道的利用率很低 。 第五章 設(shè) 備 管 理 2) 可將 I/O設(shè)備分成兩類 。 第一類是塊設(shè)備 (Block Device)，這類設(shè)備用于存儲信息 。 第五章 設(shè) 備 管 理 3) 數(shù)組多路通道 (Block Multiplexor Channel) 數(shù)組選擇通道雖有很高的傳輸速率 ， 但它卻每次只允許一個設(shè)備傳輸數(shù)據(jù) 。 可見 ，中斷驅(qū)動方式可以成百倍地提高 CPU的利用率 。 (3) 計數(shù)。 B(number) ∶ [KG*3]= Takebuf(type)。 第五章 設(shè) 備 管 理 在實現(xiàn)了設(shè)備獨立性的功能后 ， 可帶來以下兩方面的好處 。 第五章 設(shè) 備 管 理 設(shè) 備 處 理 設(shè)備驅(qū)動程序的功能和特點 1. 設(shè)備驅(qū)動程序的功能 (1) 接收由 I/O進程發(fā)來的命令和參數(shù) ， 并將命令中的抽象要求轉(zhuǎn)換為具體要求 ， 例如 ， 將磁盤塊號轉(zhuǎn)換為磁盤的盤面 、 磁道號及扇區(qū)號 。 可見 ， 移動磁頭僅能以串行方式讀 /寫 ， 致使其 I/O速度較慢；但由于其結(jié)構(gòu)簡單 ， 故仍廣泛應(yīng)用于中小型磁盤設(shè)備中 。 當 N值取得很大時 ， 會使 N步掃描法的性能接近于 SCAN算法的性能； 當 N=1時 ， N步 SCAN算法便蛻化為FCFS算法 。 因此 ， 現(xiàn)在不少系統(tǒng)在設(shè)計其高速緩存的置換算法時 ， 除了考慮到最近最久未使用這一原則外 ， 還考 (1) 訪問頻率。 (3) 性能 /價格比高。 (3) 數(shù)據(jù)的一致性。 一個是由當前所有請求磁盤 I/O的進程形成的隊列 ， 由磁盤調(diào)度按 SCAN算法進行處理 。該時間是啟動磁臂的時間 s與磁頭移動 n條磁道所花費的時間之和 ， Ts=m n+s 其中 ， m是一常數(shù) ， 與磁盤驅(qū)動器的速度有關(guān) ， 對一般磁盤 ， m=；對高速磁盤 ， m≤, 磁臂的啟動時間約為 2 ms。 第五章 設(shè) 備 管 理 (3) 發(fā)出 I/O命令 ， 如果設(shè)備空閑 ， 便立即啟動 I/O設(shè)備去完成指定的 I/O操作；如果設(shè)備處于忙碌狀態(tài) ， 則將請求者的請求塊掛在設(shè)備隊列上等待 。由于在 I/O操作中的絕大多數(shù)錯誤都與設(shè)備無關(guān) ， 故主要由設(shè)備驅(qū)動程序處理 ， 而設(shè)備獨立性軟件只處理那些設(shè)備驅(qū)動程序無法處理的錯誤 。 end Procedure Putbuf(type, number) begin Wait(MS(type))。 (5) 記錄結(jié)束標志 R。 可見 ， DMA方式較之中斷驅(qū)動方式 ， 又是成百倍地減少了 CPU對 I/O的干預(yù) ， 進一步提高了 CPU與 I/O設(shè)備的并行操作程度 。 它含有多個非分配型子通道 ， 因而這種通道既具有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率 ， 又能獲得令人滿意的通道利用率 。 它屬于有結(jié)構(gòu)設(shè)備 。 第三類是高速設(shè)備 ， 這是指其傳輸速率在數(shù)百千個字節(jié)至數(shù)十兆字節(jié)的一類設(shè)備 。 第五章 設(shè) 備 管 理 2. 通道類型 1) 字節(jié)多路通道 (Byte Multiplexor Channel) 圖 53