io設(shè)備的多樣性ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-01 13:17 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 輸入輸出系統(tǒng)調(diào)用，對(duì) I/O數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化 ? 獨(dú)立于設(shè)備的軟件 實(shí)現(xiàn)設(shè)備的命名、設(shè)備的保護(hù)、成塊處理、緩沖技術(shù)和設(shè)備分配； (邏輯 I/O) ? 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 設(shè)置設(shè)備寄存器、檢查設(shè)備的執(zhí)行狀態(tài) ? 中斷處理程序 負(fù)責(zé) I／ O完成時(shí)，喚醒設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)程，進(jìn)行中斷處理 ? 硬件層 實(shí)現(xiàn)物理 I／ O的操作 I/O系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)及每層的主要功能 練習(xí)題 描述設(shè)備管理軟件的層次結(jié)構(gòu)，并說(shuō)明以下的工作各在 I/0軟件層次的哪一層？ ? 維護(hù)一個(gè)最近使用的塊的緩沖。 ? 為一個(gè)磁盤讀操作計(jì)算磁道、扇區(qū)、磁頭。 ? 向設(shè)備寄存器寫命令。 ? 設(shè)備保護(hù) ? 各類 I/O庫(kù)函數(shù) ? 緩沖技術(shù)的 基本思想 ：在 CPU和外設(shè)之間設(shè)置緩沖區(qū)，用于暫存 CPU與外設(shè)之間交換的數(shù)據(jù)，從而緩和 CPU與外設(shè)速度不匹配的矛盾。 ? 緩沖區(qū)所在的位置： 內(nèi)存，控制器或外設(shè)（ 多級(jí)緩沖機(jī)制） ? 硬件緩沖， 如 I/O控制器 中的數(shù)據(jù)緩沖寄存器 ? 軟件緩沖： 在 內(nèi)存 畫出一個(gè)具有 n個(gè)單元的專用緩沖區(qū)。 ? 根據(jù)方向： 分為輸入緩沖和輸出緩沖 ? 根據(jù)用途： 分為專用緩存（為一個(gè)設(shè)備獨(dú)占，如鍵盤緩存）和公用緩存（為多個(gè)設(shè)備公用） 緩沖區(qū) CPU 外設(shè) 緩沖 緩沖 ?無(wú)緩沖時(shí)問(wèn)題分析： 設(shè)備直接向進(jìn)程地址空間傳送數(shù)據(jù) (如用戶從磁帶中讀數(shù)據(jù)塊的操作），則進(jìn)程要么忙等待，要么阻塞。 ?如果用 忙等待方式， 則浪費(fèi)大量 CPU時(shí)間； ?如果是 阻塞方式 ，則進(jìn)程阻塞在設(shè)備的 I/O請(qǐng)求隊(duì)列中。這時(shí)， 不能將進(jìn)程全部換出，還可能出現(xiàn)單進(jìn)程 死鎖 。（進(jìn)程在等待 I/O操作結(jié)果之前被換出，等待 I/O事件，而 I/O操作也被阻塞，等待該進(jìn)程被換入。） ? 緩沖技術(shù) 的用途 ?可以在發(fā)出請(qǐng)求之前就開(kāi)始執(zhí)行輸入操作（預(yù)輸入），在發(fā)出請(qǐng)求一段時(shí)間后才開(kāi)始執(zhí)行輸出操作（緩輸出）。 ?匹配 CPU或用戶應(yīng)用進(jìn)程與外設(shè)的不同處理 速度 ?減少對(duì) CPU的中斷次數(shù)： ?提高 CPU和 I/O設(shè)備之間以及各個(gè) I/O設(shè)備之間的處理并行性 。 ?多道程序環(huán)境中提高 OS效率和單個(gè)進(jìn)程的工具（技術(shù)）之一。 緩沖－ 用途 ? 單緩沖 (single buffer)： 當(dāng)一個(gè)用戶進(jìn)程發(fā)出 I/O請(qǐng)求時(shí)， OS給該操作分配一個(gè)位于主存中系統(tǒng)部分的緩沖區(qū)。以面向塊的設(shè)備為例：輸入先傳送至系統(tǒng)緩沖區(qū)，當(dāng)傳送完成時(shí)， 進(jìn)程將該塊移動(dòng)到用戶空間 ，并立即請(qǐng)求另一塊－ 預(yù)讀 (對(duì)于輸出，則稱為 延遲寫 ） 。 ? 好處： ?用戶可以在下一塊數(shù)據(jù)正在讀入時(shí)，處理這塊數(shù)據(jù) (用戶進(jìn)程處理某個(gè)數(shù)據(jù)塊的同時(shí)，下一個(gè)數(shù)據(jù)塊正在讀入）。由于輸入發(fā)生功能在系統(tǒng)存儲(chǔ)空間而不是用戶進(jìn)程存儲(chǔ)區(qū)，因此 OS可以將該進(jìn)程換出。 ?增加了 OS的邏輯復(fù)雜度： OS必須直到用戶進(jìn)程的緩沖區(qū)的分配情況，交換邏輯受到影響。 緩沖－ 單緩沖區(qū) 緩沖－ 雙緩沖和循環(huán)緩沖 ?雙緩沖 (double buffer)： 兩個(gè)緩沖區(qū)，CPU和外設(shè)都可以連續(xù)處理而無(wú)需等待對(duì)方。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程往一個(gè)緩沖區(qū)中寫數(shù)據(jù)時(shí)（取數(shù)據(jù)）時(shí)， OS正在清空（填充）另一個(gè)緩沖區(qū)。 ?循環(huán)緩沖 (circular buffer)： 多個(gè)緩沖區(qū)，CPU和外設(shè)的處理速度可以相差較大，如這個(gè)進(jìn)程突然快速執(zhí)行了大量的 I
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