【文章內容簡介】 輸入進程要空緩沖區(qū)輸入數據時調 Getbuf(Nexti)過程 ,將 Nexti指示的緩沖區(qū)供給輸入進程 , Nexti下移。當計算進程把當前緩沖區(qū) C中的數據提取完時 , 調用Releasebuf()過程 , 將該空緩沖區(qū)釋放 , 將其狀態(tài)該為 R。 當輸入進程把緩沖區(qū)裝滿時 , 也應調用 Releasebuf()過程 , 將該空緩沖區(qū)釋放 , 將其狀態(tài)該為 G。 注意 : 計算進程和輸入進程的同步 , Nexti 和 Nextg 追趕。 緩沖池 (Buffer Pool)? 空緩沖鏈隊列 emp:由空緩沖區(qū)組成? 輸入緩沖鏈隊列 inq:由裝滿輸入數據的緩沖區(qū)組成? 輸出緩沖鏈隊列 out:由裝滿輸出數據的緩沖區(qū)組成? 4種工作緩沖區(qū) 收容輸入、提取輸入、收容輸出、提取輸出。 從某隊列上取下來操作完后再掛到另一隊列上 緩沖池中的隊列是臨界資源要考慮互斥與同步提取輸出收容輸入 提取輸入收容輸出緩沖池hin sinsout hout用戶程序empinqout收容輸入的工作方式 :當輸入進程需要輸入數據時(1)調用 Getbuf(emp,hin)過程 , 從 emp隊列首摘下空緩 沖區(qū)作為收容輸入工作緩沖區(qū) hin(2) 把數據輸入到工作緩沖區(qū) hin(3) 調用 Putbuf(inq,hin),將 hin掛到 inq隊列尾提取輸入工作方式： 當計算進程需要提取輸入數據時(1) 調用 Getbuf(inq, sin)過程 ,從 inq隊列頭摘下緩沖區(qū) 作為提取輸入工作緩沖區(qū) sin計算進程從工作緩沖區(qū) sin中提取數據調用 Putbuf(emp,sin), 將 sin掛在 emp隊列尾Procedure Getbuf(q,buf)。 從 q隊列頭摘下緩沖區(qū) buf begin Wait(RS(q))。 信號量 RS(q)是隊列 q的長度 Wait(MS(q))。 MS(q)是對 q操作的互斥信號量 buf:=Takbuf(q)。 Signal(MS(q))。 endProcedure Putbuf(q,buf)。 buf加到 q隊列的隊尾 begin Wait(MS(q))。 Addbuf(q,buf)。 Signal(MS(q)) Signal(RS(q))。 endTerminalDriver DiskDriverPrinterDriverTerminalControllerPrinterControllerDiskController 設備分配 設備分配多道程序環(huán)境下 用戶進程提出 I/O請求，設備分配程序按一定策略把用戶所需的設備分配給用戶進程 。OS是怎樣對設備進行分配的？采用了哪些數據結構？ 設備分配中的數據結構具有通道的 I/O系統(tǒng)結構存儲器通道 1通道 2控制器 1控制器 2設備 1設備 2設備 3設備 41. 系統(tǒng)設備表（ SDT）表目 1...表目 i...設備類型設備標識符設備狀態(tài) :忙 /閑等待控制器通道標志指向控制器表的指針重復執(zhí)行次數或時間驅動程序入口設備控制表DCT 系統(tǒng)設一張系統(tǒng)設備表 ,紀錄系統(tǒng)中全部設備的情況 , 每個 設備 占一個表目。、通道控制表COCT CHCT每個控制器設一張 COCT, 每個通道設一張 CHCT控制器標識符控制器狀態(tài) :忙 /閑指向相連通道表的指針控制器隊列的首指針控制器隊列的尾指針通道標識符通道狀態(tài) :忙 /閑相連控制器表的指針通道隊列的首指針通道隊列的尾指針 獨占、共享、虛擬 先來先服務、優(yōu)先級高者優(yōu)先3. 設備分配的安全性安全分配方式 : 進程發(fā)出 I/O請求便被阻塞直到 I/O完成不安全分配方式 : 進程發(fā)出 I/O請求后繼續(xù)執(zhí)行 , 需要時 又發(fā)出第二個第三個 I/O請求 , 滿足請求保持條 件可能引起死鎖。進程推進速度塊。 (Device Independence) 為了提高 OS的可適應性和可擴展性 , 現代 OS都實現了設備獨立性 (設備無關性 ), 引入了邏輯設備和物理設備兩個概念 ,使應用程序用邏輯設備名來請求某類設備 , 獨立于具體的物理設備。 OS將邏輯設備名轉換為具體的物理設備。帶來的好處是 : (1) 設備分配的靈活性 (2) 易于實現 I/O的重定向I/O軟件的層次結構及功能進行 I/O。格式化 I/O命名 。保護 。緩沖 。分配 。阻塞建立設備寄存器 。檢測狀態(tài)I/O結束時喚醒服務子程序執(zhí)行 I/O操作中斷處理程序設備驅動程序設備無關軟件I/O應答I/O請求用戶進程硬件2. 設備獨立性軟件(1) 執(zhí)行所有設備的公有操作? 對獨立設備的分配和回收? 將邏輯設備名映射為物理設備名找到驅動程序? 對設備進行保護? 緩沖管理? 差錯控制(2) 向用戶層軟件提供統(tǒng)一接口 I/O軟件組織成一種 層次結構 ,低層軟件用來屏蔽具體設備細節(jié) ,高層軟件則為用戶提供一個簡潔規(guī)范的界面 。它體現了 I/O 設計的關鍵的概念 :設備無關性 , 其含義就是使程序員寫的軟件無須修改 ,就能進行不同設備上的 I/O操作。 如對各種設備的讀操作都使用 read。對各種設備的寫操作都使用 write。 (1) 邏輯設備表 (LUT)邏輯設備名 物理設備名 驅動程序入口地址 /dev/tty 3 1024 /dev/print 5 2048(2) 邏輯設備表的設置? 整個系統(tǒng)只設一張 LUT不允許有相同的邏輯設備名 , 用在單用戶系統(tǒng)中。? 每個用戶設一張 LUT, 用戶登錄建立進程時 ,建立一張 LUT并將該表放入該進程的 PBC中 ,用在多用戶系統(tǒng)中。 Language Translation: Source to Assembly to Machineint a, b, c, d。. . .a = b + c。d = a 100。Source。 Code for a = b + c load R3,b load R4,c add R3,R4 store R3,a。 Code for d = a 100 load R4,=100 subtract R3,R4 store R3,dAssembly Language10111001001100…110111001010000…010100111001100…010111010001100…110111001010000…010100110001100…010111001101100…1Machine Languageload(block, length, device)。seek(device, 236)。 out(device, 9)write(char *block, int len, int device,int track, int sector) { ... load(block, length, device)。 seek(device, 236)。 out(device, 9)。 ...}write(char *block, int len, int device,int addr)。fprintf(fileID, “%d”, datum)。Example of Resource Abstraction?236： track9： sectorCopy a block of information from main memory onto a diskTreat the disk as file storageopen Prepare dev for operationclose No longer using the deviceioctl Character dev specific inforead Character dev input opwrite Character dev output opstrategy Block dev input/output opsselect Character dev check for datastop Discontinue a stream output opSample APIBSD UNIX Driver? In Unix, ioctl Passes Driver Specific Information to Driver? Differentiation Between Block and Character I/O Processing as Part of Uniform API (1) 分配設備 : 根據物理設備名 , 查找系統(tǒng)設備表 SDT, 找出該設備的設備控制表 DCT, 再根據 DCT中的設備狀態(tài)字忙否執(zhí)行 ,若忙將請求 I/O的進程掛在設備等待隊列上 , 否則檢查安全性 , 安全則分配。(2) 分配控制器 : 分到設備后 ,再到 DCT中找出與之連結的控制器控制表 COCT,再根據 COCT中的狀態(tài)字忙否執(zhí)行等待或分配控制器。(3) 分配通道 : 在 COCT中找到與之連結的通道控制表CHCT, 再根據 CHCT中的狀態(tài)字忙否執(zhí)行等待或分配通道。 獨占設備的分配程序Entry Points for Device jOtherKernel Servicesopen(){…}read(){…}etc.Operating System InterfaceDriver for Device jReconfigurable Device DriversIRTDriver/Kernel Interface? Indirect Reference Table (IRT) for Driver Entry? Installation of Driver Creates Entry in IRT? Data Driven ReconfigurationCoordinating the I/O Operationread(...)。read(...){ ... read_request() wait_for_done()。 return。 }while(1) { ask_for_work()。 do_the_work()。}ProcessDriverController (HW)read(device, …)。Dataread functionwrite functionDevice ControllerCommand Status DataHardware InterfaceSystem Interface12 3 45Direct I/O with Polling (Read)Interrupt Driven I/O (Read)read(device, …)。DataDevice ControllerCommand Status Dataread driverwrite driverHardware InterfaceSystem InterfaceDevice Status TableDeviceHandlerInterruptHandler12 3458a678b9. . .read(dev_I,“%d”,x)。y = f(x). . .Variable x RegisterData on deviceDevice dev_I Memory CPU. . .startRead(dev_I, “%d”, x)。. . .while(stillReading()) 。y = f(x). . .Overlapping CPU Execution with I/OLogicallyEquivalent? Read Must Wait for Completion? Else, y=f(x)Could Use Old Value of x in Call SPOOLing 技術Simultaneous Peripheral Operations OnLine? 脫機輸入輸出是利用外圍機脫機進行 I/O操作。? SPOOLing是 聯機情況的同時外圍操作 (假脫機操作 ) 用輸入進程 SPI 模擬脫機輸入時外圍機的功能 , 把低速輸入設備的數據送到高速磁盤上。 用輸出進程 SPO模擬脫機