操作系統(tǒng)原理課件-第八章-i-o管理(編輯修改稿)
2025-08-31 16:51 本頁面
【文章內容簡介】 命令和允許中斷位 “ 1” 寫入相應設備的控制狀態(tài)寄存器中 ， 從而啟動了該設備； ? 該進程因等待輸入的完成進入睡眠狀態(tài) 。 ? 當輸入完成后 ， 輸入設備向 CPU發(fā)出完成中斷請求信號； I/O控制 I/O控制方式 ? 設備中斷處理程序工作： ? 處理機響應中斷 ， 處理該中斷 ， 并喚醒等待輸入完成的進程； ? 在以后的某個時期 ， 該程序被調度到后 ， 繼續(xù)運行 。 ? 優(yōu)點：大大地提高了 CPU的利用效率 。 ? 缺點：每次 I/O都要 CPU的干預 ， 如果系統(tǒng)中配備了多臺（ 套 ） 設備時 ， CPU的利用率也會降低 。 解決的方法是采用通道技術 。 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備與主存之間進行成批數據傳輸的部件 。 每個通道可以連接多臺外部設備 ， 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 ， 而又獨立于 CPU工作 。 因此通道可看作是計算機系統(tǒng)中專門用于 I/O的處理機 。 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 )； ? 數組多路通道 (中速 )。 ? 在個人計算機系統(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 ， 是一種快速傳送數據的機制 ， 利用 DMA方式進行數據存取時不需要CPU進行干預 ， 可提高系統(tǒng)執(zhí)行應用程序的效率 。 利用 DMA傳送數據時 ， 數據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 ? 控制設備 I/O工作的核心模塊通常稱為設備驅動程序 。它包括三個方面的功能： ? I/O命令 ? ? I/O控制 I/O控制功能 ? 不論是哪種設備驅動程序 ， 它的功能是相同的 ， ? 接受用戶的 I/O請求命令 ， 并把用戶的請求轉換成 I/O請求塊 ， 掛到相應設備的 I/O請求隊列 。 ? 每類設備有一個 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)為每類設備創(chuàng)建一個進程 ， 執(zhí)行程序就是該設備的設備驅動程序 。 由于系統(tǒng)初啟時 ， 相應的I/O請求隊列為空 ， 則進程處于等待狀態(tài) 。 ? I/O控制 I/O控制功能 ? 一旦有 I/O請求塊掛入，喚醒該設備驅動進程。它被調度到時，從隊列中取出一個 I/O請求塊，并按該塊的內容執(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，則進入等待狀態(tài)，否則，取下一個請求塊。 磁盤調度和管理（補充內容） ? 幾乎所有的計算機都用磁盤存儲信息，這是因為磁盤相對于內存有如下優(yōu)點： ? 容量很大； ? 單位存儲成本非常低； ? 關掉電源后，存儲的信息不丟失。 磁盤調度和管理 磁盤硬件結構 硬盤結構示意圖 （ 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據，也沒有對應的磁頭。 ? 硬盤盤片數 =（磁頭數 +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)對應的數據存儲量就是數據塊大小。通常為 512B~2048B之間。 ? 現代磁盤技術中，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)數比里面區(qū)中的扇區(qū)數多，如：劃兩個區(qū)，外區(qū)每道 32個扇區(qū)，內區(qū)每道 16個扇區(qū)。 為了隱藏每個磁道有多少扇區(qū)的細節(jié)，現代磁盤驅動器提供給操作系統(tǒng)的是虛擬的幾何參數，如有 x個柱面， y個磁頭，每個道 z個扇區(qū)。當操作系統(tǒng)提出尋道請求時，再由磁盤控制
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