【文章內(nèi)容簡介】 但兩者之間速度變化很大相差很遠(yuǎn)時效果不理想 。 可將多個緩沖組成循環(huán)形式。以輸入為例 , 空緩沖區(qū)為 R, 已裝滿數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)為 G, 正在使用的工作緩沖區(qū)為 C, 使用時要考慮進(jìn)程的同步 : R R G G G G Nexti Nextg R R C G G G Nexti Current Nextg 當(dāng)計算進(jìn)程要用緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)時調(diào)用 Getbuf(Nextg)過程 , 將 Nextg指示的緩沖區(qū)提供給計算進(jìn)程使用 , 并令Current 指針指向它的第一單元 , Nextg 移向下一個 G。 當(dāng)輸入進(jìn)程要空緩沖區(qū)輸入數(shù)據(jù)時調(diào) Getbuf(Nexti)過程 ,將 Nexti指示的緩沖區(qū)供給輸入進(jìn)程 , Nexti下移。 當(dāng)計算進(jìn)程把當(dāng)前緩沖區(qū) C中的數(shù)據(jù)提取完時 , 調(diào)用Releasebuf()過程 , 將該空緩沖區(qū)釋放 , 將其狀態(tài)該為 R。 當(dāng)輸入進(jìn)程把緩沖區(qū)裝滿時 , 也應(yīng)調(diào)用 Releasebuf()過程 , 將該空緩沖區(qū)釋放 , 將其狀態(tài)該為 G。 注意 : 計算進(jìn)程和輸入進(jìn)程的同步 , Nexti 和 Nextg 追趕。 (Buffer Pool) 緩沖池的組成 ? 空緩沖鏈隊列 emp:由空緩沖區(qū)組成 ? 輸入緩沖鏈隊列 inq:由裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)組成 ? 輸出緩沖鏈隊列 out:由裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)組成 ? 4種工作緩沖區(qū) 收容輸入、提取輸入、收容輸出、提取輸出。 從某隊列上取下來操作完后再掛到另一隊列上 對緩沖池隊列操作的兩個過程 緩沖池中的隊列是臨界資源要考慮互斥與同步 緩沖區(qū)工作方式 提取輸出 收容輸入 提取輸入 收容輸出 緩沖池 hin sin sout hout 用 戶 程 序 emp inq out 收容輸入的工作方式 :當(dāng)輸入進(jìn)程需要輸入數(shù)據(jù)時 (1)調(diào)用 Getbuf(emp,hin)過程 , 從 emp隊列首摘下空緩 沖區(qū)作為收容輸入工作緩沖區(qū) hin (2) 把數(shù)據(jù)輸入到工作緩沖區(qū) hin (3) 調(diào)用 Putbuf(inq,hin),將 hin掛到 inq隊列尾 提取輸入工作方式： 當(dāng)計算進(jìn)程需要提取輸入數(shù)據(jù)時 (1) 調(diào)用 f(inq, sin)過程 ,從 inq隊列頭摘下緩沖區(qū) 作為提取輸入工作緩沖區(qū) sin 計算進(jìn)程從工作緩沖區(qū) sin中提取數(shù)據(jù) f(emp,sin), 將 sin掛在 emp隊列尾 Procedure Getbuf(q,buf)。 從 q隊列頭摘下緩沖區(qū) buf begin Wait(RS(q))。 信號量 RS(q)是隊列 q的長度 Wait(MS(q))。 MS(q)是對 q操作的互斥信號量 buf:=Takbuf(q)。 Signal(MS(q))。 end Procedure Putbuf(q,buf)。 buf加到 q隊列的隊尾 begin Wait(MS(q))。 Addbuf(q,buf)。 Signal(MS(q)) Signal(RS(q))。 end 設(shè)備分配 多道程序環(huán)境下 用戶進(jìn)程提出 I/O請求，設(shè)備分配程序按一定策略把用戶所需的設(shè)備分配給用戶進(jìn)程 。 OS是怎樣對設(shè)備進(jìn)行分配的？ 采用了哪些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)？ 設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 具有通道的 I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 存儲器 通道 1 通道 2 控制器 1 控制器 2 設(shè)備 1 設(shè)備 2 設(shè)備 3 設(shè)備 4 1. 系統(tǒng)設(shè)備表（ SDT） 表目 1 . . . 表目 i . . . 設(shè)備類型 設(shè)備標(biāo)識符 設(shè)備狀態(tài) :忙 /閑 設(shè)備隊列的隊首指針 指向控制器表的指針 重復(fù)執(zhí)行次數(shù)或時間 驅(qū)動程序入口 設(shè) 備 控 制 表 DCT 系統(tǒng)設(shè)一張系統(tǒng)設(shè)備表 ,記錄系統(tǒng)中全部設(shè)備的情況 , 每個 設(shè)備 占一個表目。 、通道控制表 COCT CHCT 每個控制器設(shè)一張 COCT, 每個通道設(shè)一張 CHCT 控制器標(biāo)識符 控制器狀態(tài) :忙 /閑 指向相連通道表的指針 控制器隊列的首指針 控制器隊列的尾指針 通道標(biāo)識符 通道狀態(tài) :忙 /閑 相連控制器表的指針 通道隊列的首指針 通道隊列的尾指針 獨占、共享、虛擬 先來先服務(wù)、優(yōu)先級高者優(yōu)先 3. 設(shè)備分配的安全性 安全分配方式 : 進(jìn)程發(fā)出 I/O請求便被阻塞直到 I/O完成 不安全分配方式 : 進(jìn)程發(fā)出 I/O請求后繼續(xù)執(zhí)行 , 需要時 又發(fā)出第二個第三個 I/O請求 , 滿足請求保持條 件可能引起死鎖。進(jìn)程推進(jìn)速度快。 (Device Independence) 為了提高 OS的可適應(yīng)性和可擴展性 , 現(xiàn)代 OS都實現(xiàn)了設(shè)備獨立性 (設(shè)備無關(guān)性 ), 引入了邏輯設(shè)備和物理設(shè)備兩個概念 ,使應(yīng)用程序用邏輯設(shè)備名來請求某類設(shè)備 , 獨立于具體的物理設(shè)備。 OS將邏輯設(shè)備名轉(zhuǎn)換為具體的物理設(shè)備。帶來的好處是 : (1) 設(shè)備分配的靈活性 (2) 易于實現(xiàn) I/O的重定向 2. 設(shè)備獨立性軟件 (1) 執(zhí)行所有設(shè)備的公有操作 ? 對獨立設(shè)備的分配和回收 ? 將邏輯設(shè)備名映射為物理設(shè)備名找到驅(qū)動程序 ? 對設(shè)備進(jìn)行保護 ? 緩沖管理 ? 差錯控制 (2) 向用戶層軟件提供統(tǒng)一接口 I/O軟件組織成一種 層次結(jié)構(gòu) ,低層軟件用來屏蔽具體設(shè)備細(xì)節(jié) ,高層軟件則為用戶提供一個簡潔規(guī)范的界面 。它體現(xiàn)了 I/O 設(shè)計的關(guān)鍵的概念 :設(shè)備無關(guān)性 , 其含義就是使程序員寫的軟件無須修改 ,就能進(jìn)行不同設(shè)備上的 I/O操作。 如對各種設(shè)備的讀操作都使用 read。對各種設(shè)備的寫操作都使用 write。 I/O軟件的層次結(jié)構(gòu)及功能 進(jìn)行 I/O。格式化 I/O 命名 。保護 。緩沖 。分配 。阻塞 建立設(shè)備寄存器 。檢測狀態(tài) I/O結(jié)束時喚醒服務(wù)子程序 執(zhí)行 I/O操作 中斷處理程序 設(shè)備驅(qū)動程序 設(shè)備無關(guān)軟件 I/O應(yīng)答 I/O請求 用戶進(jìn)程 硬件 (1) 邏輯設(shè)備表 (LUT) 邏輯設(shè)備名 物理設(shè)備名 驅(qū)動程序入口地址 /dev/tty 3 1024 /dev/print 5 2048 (2) 邏輯設(shè)備表的設(shè)置 ? 整個系統(tǒng)只設(shè)一張 LUT不允許有相同的邏輯設(shè)備名 , 用在單用戶系統(tǒng)中。 ? 每個用戶設(shè)一張 LUT, 用戶登錄建立進(jìn)程時 ,建立一張 LUT并將該表放入該進(jìn)程的 PCB中 ,用在多用戶系統(tǒng)中。 (1) 分配設(shè)備 : 根據(jù)物理設(shè)備名 , 查找系統(tǒng)設(shè)備表 SDT, 找出該設(shè)備的設(shè)備控制表 DCT, 再根據(jù) DCT中的設(shè)備狀態(tài)字忙否執(zhí)行 ,若忙將請求 I/O的進(jìn)程掛在設(shè)備等待隊列上 , 否則檢查安全性 , 安全則分配。 (2) 分配控制器 : 分到設(shè)備后 ,再到 DCT中找出與之連結(jié)的控制器控制表 COCT,再根據(jù) COCT中的狀態(tài)字忙否執(zhí)行等待或分配控制器。 (3) 分配通道 : 在 COCT中找到與之連結(jié)的通道控制表CHCT, 再根據(jù) CHCT中的狀態(tài)字忙否執(zhí)行等待或分配通道。 獨占設(shè)備的分配程序 SPOOLing 技術(shù) Simultaneous Peripheral Operations OnLine ? 脫機輸入輸出是利用外圍機脫機進(jìn)行 I/O操作。 ? SPOOLing是 聯(lián)機情況的同時外圍操作 (假脫機操作 ) 用輸入進(jìn)程 SPI 模擬脫機輸入時外圍機的功能 , 把低速輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)送到高速磁盤上。 用輸出進(jìn)程 SPO模擬脫機輸出時外圍機的功能 ,把高速磁盤的數(shù)據(jù)送到低速輸出設(shè)備上。 SPOOLing系統(tǒng)特點 ? 提高了 I/O速度 , 緩和 CPU高速與 I/O慢速的矛盾。 ? 將獨占設(shè)備改造為共享設(shè)備。 ? 實現(xiàn)虛擬設(shè)備 , 一臺物理設(shè)備變?yōu)槎嗯_邏輯設(shè)備 。 SPOOLing 系