操作系統(tǒng)原理課件第八章io管理(編輯修改稿)
2025-02-05 04:58 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 命令和允許中斷位 “ 1” 寫入相應(yīng)設(shè)備的控制狀態(tài)寄存器中 ， 從而啟動了該設(shè)備； ? 該進(jìn)程因等待輸入的完成進(jìn)入睡眠狀態(tài) 。 ? 當(dāng)輸入完成后 ， 輸入設(shè)備向 CPU發(fā)出完成中斷請求信號； I/O控制 I/O控制方式 ? 設(shè)備中斷處理程序工作： ? 處理機(jī)響應(yīng)中斷 ， 處理該中斷 ， 并喚醒等待輸入完成的進(jìn)程； ? 在以后的某個時期 ， 該程序被調(diào)度到后 ， 繼續(xù)運(yùn)行 。 ? 優(yōu)點(diǎn)：大大地提高了 CPU的利用效率 。 ? 缺點(diǎn)：每次 I/O都要 CPU的干預(yù) ， 如果系統(tǒng)中配備了多臺（ 套 ） 設(shè)備時 ， CPU的利用率也會降低 。 解決的方法是采用通道技術(shù) 。 I/O控制 I/O控制方式 ? 三 、 通道方式 ? I/O通道是用來控制外部設(shè)備與主存之間進(jìn)行成批數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟考?。 每個通道可以連接多臺外部設(shè)備 ， 并控制它們的 I/O操作 。 ? 通道有自己的一套簡單的指令系統(tǒng)并執(zhí)行通道程序 ， 它接收 CPU的委托 ， 而又獨(dú)立于 CPU工作 。 因此通道可看作是計算機(jī)系統(tǒng)中專門用于 I/O的處理機(jī) 。 I/O控制 I/O控制方式 ? 通道的類型： ? 字節(jié)多路通道 (低速 )； ? 選擇通道 (高速 )； ? 數(shù)組多路通道 (中速 )。 ? 在個人計算機(jī)系統(tǒng)中采用微通道 ， 就是教材中所講的 DMA。 I/O控制 I/O控制方式 ? 四 、 DMA方式 ? DMA即直接存儲器存取 ， 是一種快速傳送數(shù)據(jù)的機(jī)制 ， 利用 DMA方式進(jìn)行數(shù)據(jù)存取時不需要CPU進(jìn)行干預(yù) ， 可提高系統(tǒng)執(zhí)行應(yīng)用程序的效率 。 利用 DMA傳送數(shù)據(jù)時 ， 數(shù)據(jù)直接在源地址和目的地址之間傳送 ， 不需要中間媒介 。 I/O控制 I/O控制功能 ? I/O控制功能 ? 控制設(shè)備 I/O工作的核心模塊通常稱為設(shè)備驅(qū)動程序 。它包括三個方面的功能： ? I/O命令 ? ? I/O控制 I/O控制功能 ? 不論是哪種設(shè)備驅(qū)動程序 ， 它的功能是相同的 ， ? 接受用戶的 I/O請求命令 ， 并把用戶的請求轉(zhuǎn)換成 I/O請求塊 ， 掛到相應(yīng)設(shè)備的 I/O請求隊列 。 ? 每類設(shè)備有一個 I/O請求隊列 ， 在系統(tǒng)初始化時 ， 將系統(tǒng)中所有設(shè)備的 I/O請求隊列置為空 。 ? 在系統(tǒng)初啟時 ， 系統(tǒng)為每類設(shè)備創(chuàng)建一個進(jìn)程 ， 執(zhí)行程序就是該設(shè)備的設(shè)備驅(qū)動程序 。 由于系統(tǒng)初啟時 ， 相應(yīng)的I/O請求隊列為空 ， 則進(jìn)程處于等待狀態(tài) 。 ? I/O控制 I/O控制功能 ? 一旦有 I/O請求塊掛入，喚醒該設(shè)備驅(qū)動進(jìn)程。它被調(diào)度到時，從隊列中取出一個 I/O請求塊，并按該塊的內(nèi)容執(zhí)行一次 I/O操作，發(fā)出 I/O完成（或出錯）中斷信號。然后，檢查請求隊，若為空，則進(jìn)入等待狀態(tài)，否則，取下一個請求塊。 磁盤調(diào)度和管理（補(bǔ)充內(nèi)容） ? 幾乎所有的計算機(jī)都用磁盤存儲信息，這是因?yàn)榇疟P相對于內(nèi)存有如下優(yōu)點(diǎn)： ? 容量很大； ? 單位存儲成本非常低； ? 關(guān)掉電源后，存儲的信息不丟失。 磁盤調(diào)度和管理 磁盤硬件結(jié)構(gòu) 硬盤結(jié)構(gòu)示意圖 （ 1） Header（磁頭） ? 在同一個硬盤中存在好幾張硬盤盤片，每片硬盤盤片與雙面軟盤一樣，每面有一個讀 /寫頭。 ? 最上面和最下面兩張盤片的外存儲面分別與硬盤頂部和底座接觸，所以通常這兩個存儲面不存放數(shù)據(jù)，也沒有對應(yīng)的磁頭。 ? 硬盤盤片數(shù) =（磁頭數(shù) +2） /2 ? 例如： ? 16磁頭的硬盤，通常有（ 16+2） /2=9個存儲盤片 （ 2） Cylinder（柱面） 我們把軟盤存儲面上的存儲介質(zhì)同心圓圓環(huán)稱做磁道。 硬盤有多個盤片，這些盤片中同一位置上的磁道不僅存儲密度相同，而且其幾何形狀就像一個存儲介質(zhì)組成的圓柱一樣。 多個盤片上的同一磁道稱做柱面 。 （ 3） Sector（扇區(qū)） ? 扇區(qū)是將磁道按照相同角度等分的扇形。 ? 每個磁道上的等分段是一個扇區(qū)。 ? 一個扇區(qū)對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲量就是數(shù)據(jù)塊大小。通常為 512B~2048B之間。 ? 現(xiàn)代磁盤技術(shù)中，可將盤面分為若干區(qū)，在外面的區(qū)中每個磁道包含的扇區(qū)數(shù)比里面區(qū)中的扇區(qū)數(shù)多，如：劃兩個區(qū)，外區(qū)每道 32個扇區(qū)，內(nèi)區(qū)每道 16個扇區(qū)。 為了隱藏每個磁道有多少扇區(qū)的細(xì)節(jié)，現(xiàn)代磁盤驅(qū)動器提供給操作系統(tǒng)的是虛擬的幾何參數(shù)，如有 x個柱面， y個磁頭，每個道 z個扇區(qū)。當(dāng)操作系統(tǒng)提出尋道請求時，再由磁盤控制
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