【文章內(nèi)容簡介】 (1) 操作碼。 (2) 內(nèi)存地址。 (3) 計數(shù)。 (4) 通道程序結束位 P。 (5) 記錄結束標志 R。 第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 操作 P R 計數(shù) 內(nèi)存地址 WRITE 0 0 80 813 WRITE 0 0 140 1034 WRITE 0 1 60 5830 WRITE 0 1 300 2000 WRITE 0 0 250 1850 WRITE 1 1 250 720 第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 緩 沖 管 理 ? 緩沖的引入 – 凡是 數(shù)據(jù)到達 和 離去 速度不匹配的地方均可采用緩沖技術。 – 速度匹配技術 – 快方的快是陣發(fā)性 (包括突發(fā)性與間歇性 )的快，而不是持續(xù)性的快 – 計算機系統(tǒng)中有哪些類型緩沖區(qū)呢？（討論） 第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 五種緩沖區(qū) (1) 在 CPU和內(nèi)存間的 CACHE (2) 設在 I/O設備或控制器內(nèi)部的純硬件緩沖區(qū)， 如打印機內(nèi)部的硬緩沖區(qū) (3) 操作系統(tǒng)的內(nèi)存緩沖區(qū)，主要是 I/O緩沖 (4) 用戶程序內(nèi)自設的緩沖區(qū) (5) 脫機與假脫機技術本質上也屬緩沖技術，即 為慢速 I/O設備在外存開設的緩沖區(qū) 第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 (1) 緩和 CPU與 I/O設備間速度不匹配的矛盾。 (2) 減少對 CPU的中斷頻率， 放寬對 CPU中斷響應時間的限制。 (3) 提高 CPU和 I/O設備之間的并行性。 第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 圖 510 利用緩沖寄存器實現(xiàn)緩沖 1 位緩沖9 . 6 K b / s8 位緩沖 寄存器送內(nèi)存9 . 6 K b / s8 位緩沖 寄存器9 . 6 K b / s送內(nèi)存( b )( a )( c )第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 單緩沖和雙緩沖 1. 單緩沖 (Single Buffer) 工作區(qū)處理 ( C )緩沖區(qū)傳送 ( M ) 輸入 ( T )I / O 設備( a )T1M1C1T2M2C2T3M3C3T4t( b )用戶進 程圖 511 單緩沖工作示意圖 第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 單緩沖區(qū)討論 ? 系統(tǒng)傳送一塊數(shù)據(jù)的時間為MAX(C,T)+M ? 如果輸入數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)串行地進行呢？ 第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 2. 雙緩沖 (Double Buffer) 工作區(qū)用戶進 程緩沖區(qū) 1緩沖區(qū) 2I / O 設備T1( 緩沖 1)M1C1M2C2M3C3T2( 緩沖 2) T3( 緩沖 3)M4C4T4( 緩沖 4)( a )( b )圖 512 雙緩沖工作示意圖 第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 雙緩沖區(qū)討論 ? 系統(tǒng)處理一塊數(shù)據(jù)的時間為多少呢？ ? 鞏固：假定 T=100us,M=50us,C=50us,計算分別采用單緩沖和雙緩沖的情況下，系統(tǒng)處理一塊數(shù)據(jù)的時間。 第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 圖 513 雙機通信時緩沖區(qū)的設置 緩沖區(qū) 緩沖區(qū)A 機 B 機( a ) 單緩沖發(fā)送緩沖區(qū)接收緩沖區(qū)接收緩沖區(qū)發(fā)送緩沖區(qū)A 機 B 機( b ) 雙緩沖第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 循環(huán)緩沖 1. 循環(huán)緩沖的組成 圖 514 循環(huán)緩沖 RGGGRG165423N e x t iN e x t gRGGGRC165423N e x t iN e x t gc u r r e n t第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 2. (1) Getbuf過程。 (2) Releasebuf過程。 第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 3. 進程同步 (1) Nexti指針追趕上 Nextg指針。 (2) Nextg指針追趕上 Nexti指針。 第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 緩沖池 (Buffer Pool) 1. 緩沖池的組成 1. 緩沖池的組成 對于既可用于輸入又可用于輸出的公用緩沖池 ， 其中至少應含有以下三種類型的緩沖區(qū)： ① 空 (閑 )緩沖區(qū)； ② 裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)； ③ 裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū) 。 為了管理上的方便 ， 可將相同類型的緩沖區(qū)鏈成一個隊列 ， 于是可形成以下三個隊列： （ 1） 空緩沖隊列 emq。 隊首指針 F(emq)和隊尾 L(emq)指針分別指向該隊列的首尾緩沖區(qū) 。 (2) 輸入隊列 inq。 (3) 輸出隊列 outq。 第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 ? 四種工作緩沖區(qū)： – Hin(收容輸入） – Hout（收容輸出） – Sin（提取輸入） – Sout（提取輸出） 第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 ? Getbuf過程和 Putbuf過程 – Addbuf(type,number) ：將由參數(shù) number所指示的緩沖區(qū)掛在 type隊列上 – Takebuf(type)：從 type隊列的隊首摘下一個緩沖區(qū) – 要考慮同步和互斥問題 第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 2. Getbuf過程和 Putbuf過程 Procedure Getbuf(type) begin Wait(RS(type))。 Wait(MS(type))。 B(number) ∶ Takebuf(type)。 Signal(MS(type))。 end Procedure Putbuf(type, number) begin Wait(MS(type))。 Addbuf(type, number)。 Signal(MS(type))。 Signal(RS(type))。 end 第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 3. 緩沖區(qū)的工作方式 圖 515 緩沖區(qū)的工作方式 h i ns o u ts i nh o u t收 容 輸 入提 取 輸 出用戶程序提 取 輸 入收 容 輸 出緩 沖 池第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 設 備 分 配 設備分配中的數(shù)據(jù)結構 1. 設備控制表 DCT 設備類 型 t y p e設備標 識符： d e v i c e i d設備狀 態(tài)：等待/ 不等待 忙/ 閑指向控 制器表的指針重復執(zhí) 行次數(shù)或時間設備隊 列的隊首指針D C T 1D C T 2D C T n設備控制表集合圖 516 設備控制表 第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 2. 控制器控制表、 通道控制表和系統(tǒng)設備表 圖 517 COCT、 CHCT和 SDT表 ( c ) 系統(tǒng) 設 備 表 S D T控制器 標識符： c o n t r o l l e r i d控制器 狀態(tài)：忙/ 閑與控制 器連接的通道表指針控制器 隊列的隊首指針控制器 隊列的隊尾指針通道標 識符： c h a n n e l i d通道狀 態(tài)：忙/ 閑與通道 連接的控制器表首址通道隊 列的隊首指針通道隊 列的隊尾指針( a ) 控制器 表 C O C T ( b ) 通道表 C H C T表目 1?表目 i?設備類設備標 識符D C T驅動程 序入口第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 根據(jù)設備類型查找 SDT 找到 在 SDT表中找到 DCT表指針，從 DCT表中讀出狀態(tài) 進程轉入等待狀態(tài) 忙否？ 安全？ 安全性檢查 分配設備給用戶進程 從 DCT中獲得下一個 COCT指針 忙否？ 分配控制器給用戶進程 從 COCT中獲得下一個 CHCT指針 忙否？ 分配通道給用戶進程 還有其它控制器 進程等待 還有其它通道 進程等待 第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 1. 設備的固有屬性 (1) 獨享設備。 (2) 共享設備。 (3) 虛擬設備。 第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 2. (1) 先來先服務。 (2) 優(yōu)先級高者優(yōu)先。 第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 3. 設備分配中的安全性 1) 安全分配方式 2) 不安全分配方式 第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 設備獨立性 1. 設備獨立性 (Device Independence) 為了提高 OS的可適應性和可擴展性 ， 在現(xiàn)代 OS中都毫無例外地實現(xiàn)了設備獨立性 ， 也稱為設備無關性 。 其基本含義是： 應用程序獨立于具體使用的物理設備 。 為了實現(xiàn)設備獨立性而引入了邏輯設備和物理設備這兩個概念 。 在應用程序中 ， 使用邏輯設備名稱來請求使用某類設備；而系統(tǒng)在實際執(zhí)行時 ， 還必須使用物理設備名稱 。 因此 ， 系統(tǒng)須具有將邏輯設備名稱轉換為某物理設備名稱的功能 ， 這非常類似于存儲器管理中所介紹的邏輯地址和物理地址的概念 。 第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 在實現(xiàn)了設備獨立性的功能后 ， 可帶來以下兩方面的好處 。 1) 設備分配時的靈活性 2) 易于實現(xiàn) I/O 第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 2. 設備獨立性軟件 1) 這些公有操作包括： ① 對獨立設備的分配與回收； ② 將邏輯設備名映射為物理設備名 ， 進一步可以找到相應物理設備的驅動程序； ③ 對設備進行保護 ， 禁止用戶直接訪問設備； ④ 緩沖管理 ， 即對字符設備和塊設備的緩沖區(qū)進行有效的管理 ， 以提高 I/O的效率； ⑤ 差錯控制 。由于在 I/O操作中的絕大多數(shù)錯誤都與設備無關 ， 故主要由設備驅動程序處理 ， 而設備獨立性軟件只處理那些設備驅動程序無法處理的錯誤 。 第五章 設 備 管 理 寧波大學信息科學與工程學院 彭宗舉 2) 向用戶層 (或文件層 ) 無論何種設備， 它們向用戶所提供的接口應該是相同的。 例如， 對各種設備的讀操作，在應用程序中都使用 read。 而對各種設備的寫操作