【文章內(nèi)容簡介】 緩沖區(qū) 接收 緩沖區(qū) 發(fā)送 緩沖區(qū) A機 B機 雙機通信的緩沖區(qū)設置 167。 緩沖管理 （三） 三、循環(huán)緩沖（ circular buffer） 循環(huán)緩沖即是多個大小相同的緩沖區(qū)構成循環(huán)隊列，有三種緩沖區(qū)：空緩沖區(qū) (R)，滿緩沖區(qū) (G)，正使用的緩沖區(qū) (C)。 例如：生產(chǎn)者 — 消費者問題 生產(chǎn)者進程 Pi（ P1， P2， … Pk） 。 消費者進程 Ci（ C1， C2， … Cm）。 in 指向下一空緩沖區(qū)的指針。 Out 指向下一滿緩沖區(qū)的指針。 current 指向當前工作緩沖區(qū)的指針。 （循環(huán)緩沖的工作過程自學 P158P159） in out C i P i current R G C 167。 緩沖管理 （三） 緩沖池的結構 緩沖池由多個緩沖區(qū)構成。每個緩沖區(qū)又分為緩沖區(qū)首部和緩沖體。 四、緩沖池（ buffer pool） 設備號 緩沖區(qū)號 緩沖區(qū)地址 緩沖區(qū)狀態(tài)（忙 /閑） 數(shù)據(jù)塊號 互斥標識位 設備緩沖隊列指針 緩沖區(qū)首部 將緩沖區(qū)連接成三種隊列： ? 空緩沖區(qū)隊列（ emq） ? 滿輸入緩沖區(qū)隊列（ inq） ? 滿輸出緩沖區(qū)隊列（ outq） 有四類工作緩沖區(qū)： sin 提取輸入的工作緩沖區(qū) hin 收容輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū) sout 提取輸出的工作緩沖區(qū) hout 收容輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū) 167。 緩沖管理 （四） 緩沖池管理方式 輸 入 輸 出 設 備 數(shù) 據(jù) 處 理 程 序 hin sout sin hout … … … inq emq outq putbuf（ inq， hin） putbuf（ emq， sout） getbuf（ inq） getbuf（ emq） putbuf（ emq， sin） getbuf（ outq） getbuf（ emq） putbuf（ outq， hout） 提取 輸入 提取 輸出 收容 輸入 收容 輸出 典型的 緩沖池管理 getbu （ emq）（ ， ） （ ）（ ， ）167。 緩沖管理 （七） （ 2）提取輸入 當需要處理輸入數(shù)據(jù)時，計算進程調(diào)用 getbuf（ inq），從滿輸入緩沖區(qū)隊列（ inq）的隊首取出一緩沖區(qū) — 提取輸入的工作緩沖區(qū)（ sin）。 計算進程從 sin提取數(shù)據(jù)處理。 調(diào)用過程 putbuf（ emq， sin），釋放工作 緩沖區(qū) sin，并插入 空緩沖隊列尾。 （ 1）收容輸入 輸入進程調(diào)用過程 getbuf（ emq），從空緩沖隊列中 申請一空緩沖區(qū) — 收容輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)（ hin）。 從設備輸入數(shù)據(jù)到 hin。 調(diào)用過程 putbuf（ inq， hin），將滿 緩沖區(qū) hin插入 滿 輸入緩沖區(qū)隊列（ inq） 的隊尾。 緩沖池管理過程（以輸入為例） 緩沖輸出過程（ 收容輸出、 提取輸出 ）與輸入類似。 167。 緩沖管理 （五） 緩沖隊列操作過程 兩個基本的過程 ? 過程 Addbuf（ type， number） 將由 number指示的緩沖區(qū)，掛在 type隊列上。 ? 過程 takebuf（ type） 從 type所指定隊列中取出一緩沖區(qū)。 注意：這 兩個過程 需修改后，才能運用于多進程環(huán)境。 ● getbuf（ type） 從緩沖隊列獲取一個緩沖區(qū)。 ● putbuf（ type， n） 將 n 所指示的緩沖區(qū)，插入 type隊列。 167。 緩沖管理 （六） Procedure putbuf（ type， n）； begin P（ S（ type））； Addbuf（ type， n）； V（ S（ type））； V（ RS（ type））； end； Procedure Getbuf（ type）； begin P（ RS（ type））； P（ S（ type））； B（ n）： =Takebuf（ type）； V（ S（ type））； end； 過程 Getbuf 過程 Putbuf 其中： RS（ type） 資源信號量， type 隊列中緩沖區(qū)數(shù)。初值為 n。 S（ type） 互斥信號量，對 type隊列互斥使用。初值為 1。 167。 I/O軟件 確保 I/O 設備與 CPU的并發(fā)性，以提高資源的利用率 。 2. 通用性 盡可能提供簡單清晰，抽象統(tǒng)一的接口，來管理所有 的設備以及所需的 I/O操作 高效率 I/O軟件的 總體設計目標是高效率和通用性 。 167。 I/O軟件 ? 通常采用 層次結構 4. 中斷處理程序 5. 硬件 ? 低層軟件實現(xiàn)與硬件相關的操作，并可屏蔽硬件的具體細節(jié)，高層軟件則主要向用戶提供一個簡潔，友好和規(guī)范的接口。 每一層具有一個要執(zhí)行的定義明確的功能和一個與鄰近層次定義明確的接口。 I/O軟件結構 167。 設備分配（五） ? 為了實現(xiàn)設備獨立性，進程使用邏輯設備名。即系統(tǒng)為 每個進程建立一張邏輯設備表 LUT（ Logical Unit table） 。 ? 有利于改善資源的利用率。提供了設備分配的靈活性。 ? 為用戶程序提供了與設備無關的接口，為 I/O重定位提供方便，因此，提高了用戶程序的可適應性。 設備獨立性 ? LUT 包括： 邏輯設備名、物理設備名、驅(qū)動程序地址 。 通過 LUT 實現(xiàn)用戶程序中 邏輯設備名到物理設備名的映射。 邏輯設備表 設備獨立性（ device independence） 是 I/O軟件的一個關鍵性概念，是指用戶程序獨立于使用的物理設備。 使用邏輯設備名的優(yōu)點 邏輯設備名到物理設備名映射的實現(xiàn) 邏輯設備表 邏輯設 備名 物理設 備名驅(qū)動程 序入口地 址/ d e v / t t y/ d e v / p r i n t e r351 0 2 42 0 4 6? ? ?邏輯設 備名/ d e v / t t y/ d e v / p r i n t e r?系統(tǒng)設 備表指針35( a ) ( b )167。 設備處理 （二） 二。 I/O設備驅(qū)動程序 設備驅(qū)動程序是是請求 I/O的進程與設備控制器之間的一個通信和轉換程序。它將進程的 I/O 請求經(jīng)過轉換后，傳給控制器，又把控制器中所記錄的設備狀態(tài)和 I/O操作完成情況及時反映給請求 I/O的進程。一般為每類（個）設備設置一個驅(qū)動程序。 驅(qū)動程序 { 啟動過程 — 啟動一個 I/O操作。 繼續(xù)過程 — 處理中斷和完成數(shù)據(jù)傳送。 驅(qū)動程序執(zhí)行步驟： 服務請求校驗 確定請求的操作，檢驗硬件支持。 確認設備狀態(tài) 確定設備（狀態(tài)寄存器）是否可用。 啟動 I/O請求 若確認設備狀態(tài)可用，啟動 I/O。 中斷處理 CPU處理 I/O過程的中斷。驅(qū)動程序應保存處 理器的當前狀態(tài)，以便進程重新執(zhí)行。 I/O請求完成 驅(qū)動程序識別 I/O完成，將控制返回 IOCS， 將被中斷的進程置為就緒。 設備驅(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換為具體要求 ， 例如 ， 將磁盤塊號轉換為磁盤的盤面 、 磁道號及扇區(qū)號 。 (2) 檢查用戶 I/O請求的合法性 ， 了解 I/O設備的狀態(tài) ， 傳遞有關參數(shù) ， 設置設備的工作方式 。 (3) 發(fā)出 I/O命令 ， 如果設備空閑 ， 便立即啟動 I/O設備去完成指定的 I/O操作；如果設備處于忙碌狀態(tài) ， 則將請求者的請求塊掛在設備隊列上等待 。 (4) 及時響應由控制器或通道發(fā)來的中斷請求 ， 并根據(jù)其中斷類型調(diào)用相應的中斷處理程序