【文章內(nèi)容簡介】 設(shè)備分配與設(shè)備處理 二、設(shè)備處理 1. 設(shè)備驅(qū)動程序 每類設(shè)備對應(yīng) 1個設(shè)備驅(qū)動程序，以控制 I/O傳輸 任務(wù)： 主要負(fù)責(zé)接收和分析從設(shè)備分配轉(zhuǎn)來的信息，把用戶 I/O請求轉(zhuǎn)換為具體要求后，發(fā)送給設(shè)備控制器，啟動設(shè)備執(zhí)行。 設(shè)備驅(qū)動程序 設(shè)備驅(qū)動程序的處理過程： (1) 將抽象 I/O請求轉(zhuǎn)為具體要求 (2) 檢查 I/O請求的合法性 (3) 讀出和檢查設(shè)備的狀態(tài) (4) 傳送必要的參數(shù)，預(yù)置設(shè)備的初始狀態(tài) (5) 設(shè)置設(shè)備的工作方式（在有通道的系統(tǒng)中，構(gòu)造通道程序） (6) 啟動設(shè)備進(jìn)行 I/O操作 (7) 響應(yīng)來自設(shè)備的中斷 設(shè)備處理 2. I/O中斷處理程序 處理來自設(shè)備或通道的中斷 包括正常結(jié)束，或異常結(jié)束 I/O管理中的幾個重要思想 一、設(shè)備獨(dú)立性（ Device Independence） 設(shè)備獨(dú)立性是 I/O軟件設(shè)計(jì)中的一個重要目標(biāo)。 設(shè)備獨(dú)立性的含義： 用戶在編寫程序時(shí)，能獨(dú)立于具體使用的物理設(shè)備，甚至不關(guān)心設(shè)備類型。 ① 應(yīng)用程序與給定設(shè)備類型的哪一臺具體設(shè)備無關(guān)； ② 應(yīng)用程序盡可能地與設(shè)備類型無關(guān)。 設(shè)備獨(dú)立性 設(shè)備獨(dú)立性的實(shí)現(xiàn)方法： （ 1）引入邏輯設(shè)備 由 OS管理一個邏輯設(shè)備映射表，記錄邏輯設(shè)備對應(yīng)的物理設(shè)備。用戶程序?qū)?I/O設(shè)備的請求不指定特定的設(shè)備，而采用邏輯設(shè)備名，程序執(zhí)行時(shí)由 OS完成邏輯設(shè)備到物理設(shè)備的映射 例如：用戶申請使用設(shè)備時(shí)，只需要指定設(shè)備類型，而無須指定具體物理設(shè)備，系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前的請求，及設(shè)備分配的情況，在相同類別設(shè)備中，選擇一個空閑設(shè)備，并將其分配給一個申請進(jìn)程。 （ 2）統(tǒng)一命名，統(tǒng)一接口 對不同的設(shè)備采取統(tǒng)一的操作方式 例如：把設(shè)備看作文件，所有設(shè)備和文件使用相同的方式（路徑名定位） I/O管理中的幾個重要思想 二 、 SPOOLing技術(shù) SPOOLing: Simultaneous Peripheral Operation On Line 即外圍設(shè)備同時(shí)聯(lián)機(jī)操作，又稱假脫機(jī)操作 SPOOLing的概念最早出現(xiàn)在作業(yè)處理中，那時(shí)多道程序的概念還沒有提出 這個概念至今還有很大的意義。 SPOOLing技術(shù) 1. 脫機(jī)輸入 /輸出（ Offline I/O） 脫機(jī) I/O： I/O是脫離主機(jī)的。 目的：為了解決 CPU和 I/O設(shè)備的速度不匹配。 輸入：由一臺低檔計(jì)算機(jī)（外圍機(jī)）將作業(yè)輸入到磁盤（磁帶）； CPU需要時(shí)，從磁盤讀入內(nèi)存。 輸出： CPU需要輸出時(shí)，將數(shù)據(jù)從內(nèi)存送到磁盤；由一臺外圍機(jī)將磁盤中的數(shù)據(jù)輸出。 脫機(jī) I/O示意圖 讀卡機(jī) 外圍機(jī) 磁盤 磁盤 主機(jī) 打印機(jī) 外圍機(jī) SPOOLing技術(shù) SPOOLing技術(shù) 2. 什么是 SPOOLing? 假脫機(jī)： 聯(lián)機(jī)情況下，即在主機(jī)的控制下，模擬脫機(jī) I/O。 方法： OS利用 2個進(jìn)程分別模擬脫機(jī) I/O時(shí)外圍機(jī)的功能： 其中一個進(jìn)程負(fù)責(zé)將輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送到磁盤； 另一個進(jìn)程負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)從磁盤傳送到輸出設(shè)備。 SPOOLing系統(tǒng)的組成示意圖 預(yù)輸入程序 作業(yè) 1信息 … 作業(yè) n信息 輸入井 作業(yè) 1結(jié)果 … 作業(yè) n結(jié)果 輸出井 緩輸出程序 井管理 程序 運(yùn)行作業(yè) 輸入設(shè)備 輸出設(shè)備 作業(yè)調(diào)度程序 磁 盤 SPOOLing技術(shù) （ 1） 輸入井和輸出井： 這是在磁盤上開辟出來的兩個專用的存儲區(qū)域 。 “ 井 ” 是用作緩沖的存儲區(qū)域 。 輸入井和輸出井分別用于收容從輸入設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)和用戶程序的輸出數(shù)據(jù) 。 輸入井和輸出井可分別看作是對輸入設(shè)備 （ 如讀卡機(jī) ） 和輸出設(shè)備 （ 如打印機(jī) ） 的虛擬或者模擬 。 SPOOLing系統(tǒng)的組成： SPOOLing技術(shù) （ 2）預(yù)輸入進(jìn)程和緩輸出進(jìn)程 預(yù)輸入進(jìn)程模擬脫機(jī)輸入時(shí)的外圍控制機(jī)，將用戶要求的數(shù)據(jù)從輸入設(shè)備通過輸入緩沖區(qū)再送到輸入井。當(dāng) CPU需要輸入數(shù)據(jù)時(shí)，直接從輸入井讀入內(nèi)存。 緩輸出進(jìn)程模擬脫機(jī)輸出時(shí)的外圍控制機(jī)，把用戶要求輸出的數(shù)據(jù)，先從內(nèi)存送到輸出井，待輸出設(shè)備空閑時(shí)，再將輸出井中的數(shù)據(jù)經(jīng)過輸出緩沖區(qū)送到輸出設(shè)備上。 SPOOLing系統(tǒng)的組成 SPOOLing技術(shù) 3. SPOOLing技術(shù)的基本思想 是一種虛擬技術(shù) 是 OS協(xié)調(diào)并發(fā) I/O（主要用于輸出）的一種技術(shù) 用來把一臺獨(dú)占設(shè)備改造成為可共享的虛擬設(shè)備，使得每個進(jìn)程都以為是獨(dú)占一臺設(shè)備 打印機(jī)的共享： 實(shí)際上系統(tǒng)并沒有很多打印機(jī)，只不過是磁盤的一個存儲區(qū) 實(shí)現(xiàn)方法： 1）創(chuàng)建一個守護(hù)進(jìn)程（ daemon）、一個打印目錄 spooling； 2）某個進(jìn)程要打印文件時(shí)，首先生成要打印的文件，將文件放入 spooling目錄下，形成一個請求打印隊(duì)列； 3）統(tǒng)一由 daemon負(fù)責(zé)在打印機(jī)空閑時(shí)，按隊(duì)列的先后次序打印 spooling目錄里的文件。 SPOOLing技術(shù)的應(yīng)用： SPOOLing技術(shù) SPOOLing技術(shù)現(xiàn)在仍被廣泛使用。 ? 網(wǎng)絡(luò)文件傳送 先把文件送到網(wǎng)絡(luò) spooling目錄，然后網(wǎng)絡(luò)守護(hù)進(jìn)程把它取出并傳遞到目標(biāo)地址 ? Inter電子郵件系統(tǒng) 在 Inter上發(fā) Email時(shí)，電子郵件發(fā)送程序 send先將待發(fā)信件存入 spooling電子郵件目錄下，供以后傳輸。 SPOOLing技術(shù) I/O管理中的幾個重要思想 三 、 I/O軟件的多層模型 I/O軟件按分層的思想構(gòu)成 較低層軟件要使較高層軟件獨(dú)立于硬件的特性 較高層軟件則要向用戶提供一個友好、清晰、簡單、功能更強(qiáng)的接口 I/O軟件的多層模型 用戶進(jìn)程 獨(dú)立于設(shè)備的軟件 設(shè)備驅(qū)動程序 中斷處理程序 硬件 I/O請求 I/O應(yīng)答 進(jìn)行 I/O調(diào)用 提供與下層的統(tǒng)一接口：命名、分配、