aupos_20_設(shè)備管理與io(編輯修改稿)
2025-11-12 21:28 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 緩沖區(qū) 2： 設(shè)備輸入 設(shè)備輸出 輸入數(shù)據(jù) 輸出數(shù)據(jù) 輸入數(shù)據(jù) t 輸入數(shù)據(jù) 輸出數(shù)據(jù) T ① CPU在計(jì)算時，輸入設(shè)備也可以進(jìn)行輸入； ② CPU將輸入到一個緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)取走的同時，輸入設(shè)備可向另一個緩沖區(qū)輸入數(shù)據(jù)。 2021/11/10 21 雙緩沖分析 ： 雙緩沖只是說明設(shè)備之間、 CPU和設(shè)備并行操作簡單模型，不能用于實(shí)際并行操作，有兩個原因： ? 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中外圍設(shè)備較多，各設(shè)備差異很大，雙緩沖下設(shè)備間完全并行操作很難實(shí)現(xiàn)，可存在并行，但很不完全。 ? CPU速度遠(yuǎn)高于外設(shè)， 尤其出現(xiàn)陣發(fā)性 I/O操作，使得 CPU與設(shè)備間并行難以實(shí)現(xiàn) ，因而 ,雙緩沖情況下匹配設(shè)備和 CPU速度受到制約。 ?現(xiàn)代系統(tǒng)中一般使用多緩沖的循環(huán)緩沖或緩沖池結(jié)構(gòu)。 雙緩沖 2021/11/10 22 循環(huán)緩沖 ?雙緩沖在并行時由于各自推進(jìn)速度的差異使得并行受到很大限制； ?可利用多緩沖來 平滑 計(jì)算與輸入輸出設(shè)備、輸入設(shè)備與輸出設(shè)備并行雙方之間的數(shù)據(jù)流； ?多緩沖通常組織成循環(huán)緩沖的形式。 通常多個緩沖的大小相同。 多緩沖組成 ┇ I/O設(shè)備 進(jìn)入 移動到 2021/11/10 23 E E C F F F NextE NextF CurrentF 1 2 3 4 5 6 E E F F F F NextE NextF 1 2 3 4 5 6 (a) (b) 對用于輸入的多緩沖分成三種類型，并有三個指針： 空緩沖區(qū) E： NextE 指示進(jìn)程下一個可用緩沖區(qū) E 滿緩沖區(qū) F： NextF 指示進(jìn)程下一個可用緩沖區(qū) F 工作緩沖區(qū) C： Current指示進(jìn)程正在使用緩沖區(qū) 循環(huán)緩沖 E→ 空 F→ 滿 進(jìn)程可利用申請和釋放兩個過程使用循環(huán)緩沖區(qū) 申請一個緩沖區(qū)：對于計(jì)算進(jìn)程，申請由 NextF指示緩沖區(qū) F供計(jì)算使用提取數(shù)據(jù) (復(fù)制到進(jìn)程區(qū) )，且作為當(dāng)前工作緩沖區(qū)， NextF指針后移一個緩沖區(qū)。同理對于輸入進(jìn)程是將當(dāng)前 NextE作為工作緩沖區(qū)， NextE指針后移一個緩沖區(qū)。 釋放一個緩沖區(qū)：對于計(jì)算進(jìn)程，釋放已提取完數(shù)據(jù)緩沖區(qū) (由 C改成 E)。對于輸入進(jìn)程來說，已向當(dāng)前空緩沖區(qū)輸入完數(shù)據(jù)，應(yīng)釋放并將其改成緩沖區(qū) F。 輸入與計(jì)算并行操作中，應(yīng)考慮兩種同步情況：NextE追上 NextF：意味輸入進(jìn)程輸入數(shù)據(jù)速度大于計(jì)算進(jìn)程處理數(shù)據(jù)速度，已將全部緩沖區(qū)裝滿。這時阻塞輸入進(jìn)程，這種情況稱為系統(tǒng)受計(jì)算限制。 NextF追上 NextE：計(jì)算進(jìn)程處理數(shù)據(jù)的速度大于輸入進(jìn)程的速度。這種情況稱為系統(tǒng)受輸入限制。 并行的一方速度超出了另一方不斷工作所能完成的總量 (緩沖區(qū)全滿 )，多緩沖的作用也就消失了。 2021/11/10 24 緩沖池 面向字符 /塊設(shè)備緩沖區(qū)都可以有 兩種屬性 ： ? 私用緩沖區(qū) (專用緩沖區(qū) )：前面介紹的 循環(huán)緩沖就是針對某一特定設(shè)備的 ，會產(chǎn)生嚴(yán)重的問題： ? 有大量 I/O操作進(jìn)程因分配緩沖區(qū)不足造成阻塞。 ? 進(jìn)程無 I/O請求使得所分配緩沖區(qū)資源浪費(fèi)。 ? 公用緩沖區(qū) ， 為所有進(jìn)程所共享 ，即當(dāng)進(jìn)程需要進(jìn)行 I/O時，需要向系統(tǒng)申請一個緩沖，系統(tǒng)就在屬于公共的緩沖區(qū)中進(jìn)行分配，造成 按需分配的管理方式， 需建立緩沖池管理。 因此，為了提高緩沖區(qū)的利用率，通常不將緩沖區(qū)與某一具體設(shè)備固定的聯(lián)系在一起，而是將所有的緩沖區(qū)集中管理。 2021/11/10 25 緩沖池的組織 緩沖池由多個緩沖區(qū)組成，每個都可以用于輸入 /輸出，可以分為三種類
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