【文章內(nèi)容簡介】 統(tǒng)設(shè)置緩存器的數(shù)目可把緩沖的類型分為：29 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 兩個(gè)緩沖區(qū)交替使用，使 CPU和 I／ O設(shè)備的并行性進(jìn)一步提高，僅當(dāng)兩個(gè)緩沖區(qū)都取空，進(jìn)程還要提取數(shù)據(jù)時(shí)，它再被迫等待。 緩沖區(qū) 1 取出 緩沖區(qū) 2 放入 緩沖區(qū) 放入 取出 放數(shù)據(jù)和取數(shù)據(jù)以串行方式工作，一般說，每次讀寫操作都要轉(zhuǎn)入進(jìn)程調(diào)度，所以，采用單緩沖技術(shù)， I/O設(shè)備并行性差，系統(tǒng)效率低。30 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 環(huán)形緩沖技術(shù)是在主存中分配一組大小相等的存貯區(qū)作為緩沖區(qū)，并將這些緩沖區(qū)鏈接起來，系統(tǒng)中有個(gè)緩沖區(qū)鏈?zhǔn)字羔樦赶虻谝粋€(gè)緩沖區(qū)，每個(gè)緩沖區(qū)中有一個(gè)指向下一個(gè)緩沖區(qū)的指針，最后一個(gè)緩沖區(qū)中的指針指向第一個(gè)緩沖區(qū)，從而形成環(huán)形緩沖區(qū)鏈，系統(tǒng)可循環(huán)使用這些緩沖區(qū)。 環(huán)形緩沖區(qū)用于輸入 (輸出 )時(shí)，還要有兩個(gè)指針 1N和0UT， IN指向可接收數(shù)據(jù)的空閉緩沖區(qū)的首址， OUT指針指向裝好數(shù)據(jù)且未取走的緩沖區(qū)首址。31 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理32 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 緩沖池由內(nèi)存中一組大小相等的緩沖區(qū)組成，池中各緩沖區(qū)的大小與用于 I／ 0設(shè)備的基本信息單位相似，緩沖池屬系統(tǒng)資源，由系統(tǒng)進(jìn)行管理。緩沖池中各緩沖區(qū)可用于輸出輸入信息，并可根據(jù)需要組成各種緩沖區(qū)隊(duì)列。 緩沖池中的緩沖區(qū)一般有以下三種類型：空閑緩沖區(qū)、裝輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)和裝輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)。 緩沖池由多個(gè)緩存區(qū)組成。 緩沖首部：緩沖區(qū)的說明信息。緩沖區(qū)由兩部分組成 緩沖體：存放數(shù)據(jù)的區(qū)域。33 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理緩沖區(qū)隊(duì)列 :空白緩沖隊(duì)列 em，隊(duì)首指針 F（ em），隊(duì)尾指針 L（ em）。輸入緩沖隊(duì)列 in，隊(duì)首指針 F（ in），隊(duì)尾指針 L（ in）。輸出緩沖隊(duì)列 out，隊(duì)首指針 F（ out），隊(duì)尾指針 L（ out）緩沖區(qū)隊(duì)列緩沖區(qū) :收容輸入緩沖區(qū) hin 提取輸入緩沖區(qū) sin收容輸出緩沖區(qū) hout 提取輸出緩沖區(qū) sout 34 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理（ 1）從緩沖區(qū)隊(duì)列取出一個(gè)緩沖區(qū)的過程： takebuf（ type）；（ 2）將一個(gè)緩沖區(qū)插入緩沖區(qū)隊(duì)列的過程： addbuf（ type， number）；（ 3）進(jìn)程申請一個(gè)緩沖區(qū)用的過程： getbuf（ type， number）；（ 4）進(jìn)程釋放一個(gè)緩沖區(qū)用的過程： putbuf（ type， workbuf）。 其中：參數(shù) type表示緩沖區(qū)隊(duì)列； 參數(shù) number為緩沖區(qū)號； 參數(shù) workbuf為工作緩沖區(qū)類型。35 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理收容輸入： 收容輸出：getbuf（ em， number）； getbuf（ em， number）；設(shè)備放入輸入數(shù)據(jù)； 進(jìn)程放入輸出數(shù)據(jù)；putbuf（ in， hin） putbuf（ out， hout）提取輸入： 提取輸出：getbuf（ in， number）； getbuf（ out， number）；進(jìn)程取出輸入數(shù)據(jù)； 設(shè)備取出輸出數(shù)據(jù)；putbuf（ em， sin） putbuf（ em， sout）。：既可以用于輸入又可以用于輸出。36 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 當(dāng)進(jìn)程向系統(tǒng)提出 I/O請求后，由設(shè)備分配程序按照一定的策略把所要求的設(shè)備分配給該進(jìn)程，為確保 CPU與設(shè)備之間能進(jìn)行通信，還應(yīng)分配相應(yīng)的控制器和通道。 設(shè)備的分配一、設(shè)備分配的功能系統(tǒng)設(shè)備表（ SDT） ——整個(gè)系統(tǒng)一張，每個(gè)設(shè)備占一個(gè)表項(xiàng)，記錄了系統(tǒng)中所有設(shè)備的情況。 設(shè)備控制表（ DCT） ——每個(gè)設(shè)備一張，記錄了設(shè)備特性以及設(shè)備和 I/O控制器的連接情況?？刂破鞅恚?COCT） ——每個(gè)控制器一張，記錄了控制器的使用狀態(tài)以及和通道的連接情況。通道控制表（ CHCT） ——每個(gè)通道一張，記錄了通道的情況。二、設(shè)備分配的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)37 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 系統(tǒng)必須具有一種合理的設(shè)備分配策略，該策略與下述的四個(gè)因素有關(guān)；1） I／ O設(shè)備的固有屬性，該設(shè)備僅適合于某進(jìn)程獨(dú)占或可供幾個(gè)進(jìn)程共享（ 設(shè)備的分配方式 ）；三、設(shè)備分配原則2）系統(tǒng)采用的分配算法，是采用先請求先分配方式，還是按優(yōu)先級最高者優(yōu)先分配的方式（ 設(shè)備的分配策略 ）；3） 設(shè)備分配的安全性 ，不合理的設(shè)備分配有可能導(dǎo)致死鎖的發(fā)生；4） 設(shè)備的無關(guān)性 ，用戶程序與實(shí)際使用的物理設(shè)備無關(guān)。38 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理（一）設(shè)備分配的方式靜態(tài)分配： 是在 作業(yè)級 進(jìn)行的，當(dāng)一個(gè)作業(yè)運(yùn)行之前由系統(tǒng)一次分配滿足需要的全部設(shè)備，這些設(shè)備一直為該作業(yè)占用，直到作業(yè)撤消。這種分配不會出現(xiàn)死鎖，但設(shè)備的利用效率較低。動態(tài)分配： 是在 進(jìn)程運(yùn)行的過程中 進(jìn)行的，當(dāng)進(jìn)程需要使用設(shè)備時(shí)，通過系統(tǒng)調(diào)用命令向系統(tǒng)提出設(shè)備請求，系統(tǒng)按一定的分配策略給進(jìn)程分配所需設(shè)備，一旦使用完畢立即釋放。顯然這種分配方式有利于提高設(shè)備的使用效率，但會出觀死鎖。39 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理（二） I/O設(shè)備分配算法1．先請求先分配： 根據(jù)進(jìn)程對某設(shè)備提出請求的先后次序，可將進(jìn)程排成一個(gè)隊(duì)列，設(shè)備分配程序總是先把設(shè)備分配給隊(duì)首進(jìn)程。2．優(yōu)先級高者優(yōu)先分配： 本算法總是將設(shè)備分配給優(yōu)先級最高的進(jìn)程。為此，通常在形成設(shè)備隊(duì)列時(shí)，是將優(yōu)先級高的進(jìn)程排在前面；對于相同優(yōu)先級的 I／ O請求，則按先來先服務(wù)原則排隊(duì)。40 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理（三）設(shè)備分配的安全性 從進(jìn)程運(yùn)行的安全性上考慮，設(shè)備分配有以下兩種方式；1．安全分配方式 (單請求方式 )： 在這種分配方式中，每當(dāng)進(jìn)程發(fā)出 I／ O請求后便進(jìn)入阻塞狀態(tài)，直至 I／ O操作完成時(shí)才被喚醒。在此策略中，由于已經(jīng)避免了造成死鎖的四個(gè)必要條件之一的 “ 請求和保護(hù) ” 條件，因而分配是安全的。其缺點(diǎn)是進(jìn)程進(jìn)展緩慢、 CPU和 1／ O之間是串行工作的。41 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 2．不安全分配方式 (多請求方式 )： 在這種分配方式中，進(jìn)程發(fā)出 I／ O請求后仍繼續(xù)運(yùn)行，需要時(shí)又發(fā)出第二個(gè) I／ O請求、第三個(gè) I／ O請求。僅當(dāng)進(jìn)程所請求的設(shè)備己被另一進(jìn)程占用時(shí)．進(jìn)程才進(jìn)入阻塞狀態(tài)。優(yōu)點(diǎn)： 一個(gè)進(jìn)程可同時(shí)操作多個(gè)設(shè)備，使這些設(shè)備能并行工作；缺點(diǎn)： 分配不安全，從而可能形成死鎖。因此在設(shè)備分配程序中還應(yīng)增加一個(gè)功能，用于對本次的設(shè)備分配是否會形成死鎖而進(jìn)行安全性計(jì)算，僅當(dāng)計(jì)算結(jié)果說明分配是安全時(shí)，方才進(jìn)行分配。（四）設(shè)備的無關(guān)性42 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理獨(dú)享分配 獨(dú)占型設(shè)備有行式打印機(jī)，鍵盤，顯示器。磁帶機(jī)可作為 獨(dú)占設(shè)備 ，也可作為 共享設(shè)備 。 對獨(dú)占型設(shè)備一般采用靜態(tài)分配 ，即當(dāng)一個(gè)用戶作業(yè)申請獨(dú)占設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)把設(shè)備分配給這個(gè)用戶作業(yè)，直到這個(gè)作業(yè)撤銷為止，在這期間設(shè)備被這個(gè)用戶作業(yè)獨(dú)占。共享分配 共亨設(shè)備包括磁盤，磁鼓和磁帶。 對這類設(shè)備的分配是 采用動態(tài)分配的方式 進(jìn)行的，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程要請求某個(gè)設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)按照某種算法立即分配相應(yīng)的設(shè)備給請求者，請求者使用完后立即釋放。四、虛擬設(shè)備技術(shù)