操作系統(tǒng)三版課件-第4章--設備管理(編輯修改稿)
2025-08-31 16:44 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 求的進程只能在阻塞隊列中排隊等待；若當前設備空閑，那么管理程序驗證了 I/O請求的合法性后，就把這個設備分配給該用戶進程使用，調(diào)用設備驅(qū)動程序，去完成具體的輸入 /輸出任務。 . 在 I/O操作完成后，控制由設備驅(qū)動程序返回輸入輸出管理程序，由它把等待這個I/O完成的進程從阻塞隊列上摘下來，把它的狀態(tài)由阻塞變?yōu)榫途w，并且到就緒隊列排隊，再次參與對 CPU的競爭。 .? I/O請求的具體實現(xiàn) . 設備管理中，由設備驅(qū)動程序來具體實現(xiàn) I/O請求，它必須用有關輸入 /輸出的特權(quán)指令來與設備硬件進行交往，以便真正實現(xiàn)用戶的輸入 /輸出操作要求。 . 設備驅(qū)動程序讀出設備狀態(tài)，判定其可用后，就向設備發(fā)出 I/O硬指令。設備驅(qū)動程序一旦啟動一個 I/O操作，就讓出對 CPU的控制權(quán)，以便在輸入 /輸出設備忙于進行 I/O時， CPU能脫身去做其他的事情，從而提高處理機的利用率。 . 設備完成一次輸入 /輸出后，通過中斷告知 CPU。 CPU接到 I/O設備的中斷信號，就去調(diào)用該設備的中斷處理程序。中斷處理程序把 CPU的當前狀態(tài)保存起來， 以便中斷處理完后，被中斷的進程能繼續(xù)運行下去。 另外一個任務是按參數(shù) ADDRESS和 NUMBER的指點，進行具體的數(shù)據(jù)傳輸。 為管理設備， 系統(tǒng)要有一張“ 系 統(tǒng)設備表 SDT”。 系統(tǒng)初啟時，每 個標準的及用戶 提供的外部設備， 在該表里都有一 個表目，表目內(nèi) 容有該設備的標識、所屬類型以及它的設備控制塊 DCB的指針。在輸入 /輸出時，系統(tǒng)從 SDT得到設備的 DCB，然后從 DCB里得到有關該設備的信息。 設備的分配與調(diào)度算法 ? 管理設備時的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1. 設備控制塊 為管理外部設備，操作系統(tǒng)為每臺設備開辟一個存儲區(qū)，隨時記錄系統(tǒng)中每個設備的基本信息，稱為“ 設備控制塊 DCB”。暫時得不到某設備服務的進程的 PCB，排在與該設備有關的阻塞隊列上，被稱為“ 設備請求隊列 ”。 設備請求隊列指針 設備驅(qū)動程序起址 設備標識 設備類型 設備狀態(tài) 其他 PCB1 PCB2 PCB j NULL 設備請求隊列 DCB i DCB 1 DCB n DCB i DCB 2. 系統(tǒng)設備表 ? 獨享設備的分配 . 1. 獨享設備的靜態(tài)分配策略 一個作業(yè)進程使用某設備時，別的作業(yè)進程只能等到它用完后才能用，這種設備就是“ 獨享設備 ”。獨享設備的使用具有排它性，對它們只能采取“靜態(tài)分配”策略。即在一個作業(yè)運行前，就必須把這類設備分配給它，直到運行結(jié)束歸還給系統(tǒng)。 2. 獨享設備的絕對號、相對號 設備的絕對號 為了管理，系統(tǒng)在內(nèi)部對每一臺設備進行編號，以便相互識別。設備的這種內(nèi)部編號稱為設備的“ 絕對號 ”。 . 設備的相對號 用戶請求 I/O時，只能指明要使用哪一類設備。至于實際使用哪一臺，應根據(jù)當時系統(tǒng)設備的分配情況來定。另外，有時用戶可能同時要使用幾臺相同類型的設備。為便于區(qū)分，避免混亂，允許用戶對自己要求使用的幾臺相同類型的設備進行編號。這種編號出自用戶，稱為設備的“ 相對號 ”。于是，用戶通過“設備類，相對號”來提出使用設備的請求。設備管理必須提供一種映射機制，以便建立起用戶給出的“設備類，相對號”與物理設備的“絕對號”之間的對應。 . 對于獨享設備，常采用的分配算法有兩種：先來先服務和優(yōu)先級高者先服務 。 ? 共享磁盤的調(diào)度 1. 磁盤輸入 /輸出花費的三種時間 . 查找時間 . 等待時間 . 傳輸時間 間 時 輸 傳 磁道 查找 時間 磁臂 等 待 時 間 數(shù) 據(jù) 信 息 磁 盤 旋 轉(zhuǎn) 方 向 在磁臂的帶動下，把磁頭移動到指定柱面所需要的時間。 將指定的扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭下所需要的時間。 由磁頭進行讀 /寫，完成信息傳送所需要的時間。 2. 移臂調(diào)度與旋轉(zhuǎn)調(diào)度 . 移臂調(diào)度 . 旋轉(zhuǎn)調(diào)度 要提高磁盤的使用效率，只能在減少查找時間和等待時間上想辦法，它們都與 I/O在磁盤上的分布位置有關。從減少查找時間著手，就稱為磁盤的“ 移臂調(diào)度 ”。 從減少等待時間著手，就稱為磁盤的“ 旋轉(zhuǎn)調(diào)度 ”。下面只介紹移臂調(diào)度的各種算法。 53 3. 先來先服務調(diào)度算法 基本思想：以 I/O請求到達的先后次序作為磁盤調(diào)度的順序 。 4. 最短查找時間優(yōu)先調(diào)度算法 基本思想：把距離磁頭當前位置最近的 I/O請求作為下一次調(diào)度的對象 。 0 14 37 65 67 98 122 124 183 磁道號： 1 2 3 4 5 6 7 8 53 0 14 37 65 67 98 122 124 183 磁道號： 1 2 3 4 5 6 7 8 總共劃過的磁道數(shù) =(9853)+(18398) +(18337)+(12237) +(12214)+(12414)+(12465) +(6765)=45+85+146+85+108 +110+59+2=640 總共劃過的磁道數(shù)
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