計算機設備管理--操作系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-03-04 17:41 本頁面
【文章內容簡介】 b pcb(5) 表格之間的關系pcb pcb2 設備分配時應考慮的因素 ? 設備分配的原則是合理使用外設 (公平和避免死鎖 )，提高設備使用率。? (1) 考慮 設備的固有屬性?獨享設備：打印機等。進程使用完自己釋放，一般不能剝奪；?共享設備：磁盤、網卡等。多個進程并發(fā)使用，需合理調度；?虛擬設備：虛擬打印機等?？捎卸鄠€進程使用，但 FCFS。? (2) 設備分配算法?與進程調度類似，但簡單一些；– 先來先服務 (FCFS)： 按 I/O請求的先后順序，排成 I/O請求命令隊列；按 FCFS分配設備；– 基于優(yōu)先級：依據(jù)進程的優(yōu)先級，指定I/O請求的優(yōu)先級，優(yōu)先級高的排在設備隊列的隊首；同優(yōu)先級則 FCFS；按優(yōu)先級高低分配設備。? (3) 設備分配中的安全性?① 安全分配方式? 進程發(fā)出 I/O請求后阻塞，完成后喚醒，即進程運行時不占有任何設備資源，擯棄了 “ 請求保持 ” 條件。缺點： CPU與 I/O設備是串行工作。?② 不安全分配方式? 進程發(fā)出 I/O請求后仍繼續(xù)運行，又可發(fā)出I/O請求，僅當進程所請求的設備已被另一進程占用時，進程才進入阻塞狀態(tài)。優(yōu)點：多個設備并行操作；缺點：可能造成死鎖。3 設備的獨立性? (1) 設備獨立性（ Device independence） 的概念? 設備獨立性指除了直接與設備打交道的底層軟件之外，其它部分的軟件并不依賴于硬件。可以提高軟件的設計效率。? 為了實現(xiàn)設備獨立性：引入物理設備、邏輯設備? 應用程序使用邏輯設備名調用設備； OS實際執(zhí)行時，使用物理設備名。? OS負責將邏輯設備名轉換為物理設備名。?(2)設備獨立性帶來如下好處：?① 設備分配時的靈活性?進程請求設備時， OS可從一類設備中選擇空閑的分配，不會因特定設備忙而阻塞。?② 實現(xiàn) I/O重定向?I/O重定向 ：實現(xiàn) I/O操作的設備可以更換，而不必改變應用程序。?如，調試程序時先輸出到屏幕，最后再打印? (3)邏輯設備名到物理設備名映射的實現(xiàn)?① 邏輯設備表（ LUT）? 當進程用邏輯設備名請求 I/O設備時，系統(tǒng)為它分配相應的物理設備，并在 LUT中建立一個表目。?② LUT的設置可采用兩種方式? 整個系統(tǒng)一張，不能有相同邏輯設備名。?每個用戶一張，放入 PCB中 ? 4. 基本的設備分配程序?(1)分配設備?(2)分配控制器?(3)分配通道系統(tǒng)設備表設備控制表控制器控制表 1通道控制表設備控制表 1控制器控制表 2控制器控制表 n設備控制表 npcb pcbpcb pcbpcb pcb SPOOLing技術 ? 利用假脫機技術 (SPOOLing, Simultaneous Peripheral Operation On Line, 也稱為虛擬設備技術 )可把獨享設備轉變成具有共享特征的虛擬設備，從而提高設備利用率。? 什么是 SPOOLing? 引入：在多道程序系統(tǒng)中，專門利用一道 程序 （ SPOOLing程序）來完成對設備的 I/O操作。無需使用外圍 I/O處理機。?讓主機直接控制 I/O稱為聯(lián)機 I/O；讓另一臺 “外圍機 ”代替主機控制 I/O稱為脫機 I/O。 SPOOLing用聯(lián)機 I/O模擬脫機 I/O操作，故稱為 “假脫機 ”。? 原理：– SPOOLing程序和外設進行數(shù)據(jù)交換，可以稱為 “實際 I/O” 。 一方面， SPOOLing程序預先從外設輸入數(shù)據(jù)并加以緩沖（輸入井），在以后需要的時候輸入到應用程序；另一方面， SPOOLing程序接受應用程序的輸出數(shù)據(jù)并加以緩沖（輸出井），在以后適當?shù)臅r候輸出到外設。– 應用程序進行 I/O操作時，只是和 SPOOLing程序交換數(shù)據(jù)，可以稱為 “ 虛擬 I/O” 。 這時候的虛擬 I/O實際上是 SPOOLing程序從緩沖池中讀出數(shù)據(jù)或把數(shù)據(jù)送入緩沖池，而不是跟實際的外設進行 I/O操作。? SPOOLing系統(tǒng)的組成? （ 1）輸入井和輸出井：在磁盤上。? （ 2） 輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)：在內存。緩和 CPU和磁盤速度不匹配的矛盾。? （ 3） 輸入進程和輸出進程：守護（ daemon） 進程? SPOOLing系統(tǒng)的特點? 優(yōu)點：– 高速虛擬 I/O操作：應用程序的虛擬 I/O比實際 I/O速度提高，縮短應用程序的執(zhí)行時間（盡快完成計算，并釋放占用的計算機資源）。– 實現(xiàn)對獨享設備的共享： SPOOLing系統(tǒng)中，未為任何進程分配設備，是在輸入井和輸出井中為進程分配一個存儲區(qū)、建立一張 I/O請求表。– 由 SPOOLing程序提供虛擬設備，使每個使用獨占設備的進程都認為是自己獨占了一個設備。? 舉例：– 打印機設備和可由打印機管理器管理的打印作業(yè)隊列。如： Windows NT中，應用程序直接向針式打印機輸出需要 15分鐘，而向打印作業(yè)隊列輸出只需要 1分鐘，此后用戶可以關閉應用程序而轉入其他工作，在以后適當?shù)臅r候由打印機管理器完成 15分鐘的打印輸出而無需用戶干預。– 又如 Inter 上的 USENET電子郵件系統(tǒng)，要向某人發(fā)郵件，先調用一個稱為 send的程序， send接到要發(fā)的郵件，然后將它送入一個 SPOOLing目錄，待以后發(fā)送。出錯處理?設備和 I/O傳輸?shù)某鲥e有多種方式：?短暫出錯 OS可以彌補，如磁盤 read錯可以重 read?永久錯誤 OS就不可能從中恢復。如磁盤控制器故障。?I/O系統(tǒng)調用通常返回一位調用狀態(tài)信息，以表示成功或失敗。 UNIX系統(tǒng)用一個全局變量表示出錯代碼，以表示出錯原因。設備處理 ? 設備驅動程序的功能和特點? 一、設備驅動程序的功能? 1． 將上層軟件發(fā)來的抽象要求轉換為具體的要求，發(fā)送給設備控制器。如將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
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