【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 (1) 操作碼。 (2) 內(nèi)存地址。 (3) 計(jì)數(shù)。 (4) 通道程序結(jié)束位 P。 (5) 記錄結(jié)束標(biāo)志 R。 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 操作 P R 計(jì)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(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 緩 沖 管 理 ? 緩沖的引入 – 凡是 數(shù)據(jù)到達(dá) 和 離去 速度不匹配的地方均可采用緩沖技術(shù)。 – 速度匹配技術(shù) – 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(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有哪些類型緩沖區(qū)呢？（討論） 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 五種緩沖區(qū) (1) 在 CPU和內(nèi)存間的 CACHE (2) 設(shè)在 I/O設(shè)備或控制器內(nèi)部的純硬件緩沖區(qū)， 如打印機(jī)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(shè)的緩沖區(qū) (5) 脫機(jī)與假脫機(jī)技術(shù)本質(zhì)上也屬緩沖技術(shù)，即 為慢速 I/O設(shè)備在外存開設(shè)的緩沖區(qū) 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 (1) 緩和 CPU與 I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾。 (2) 減少對(duì) CPU的中斷頻率， 放寬對(duì) CPU中斷響應(yīng)時(shí)間的限制。 (3) 提高 CPU和 I/O設(shè)備之間的并行性。 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 圖 510 利用緩沖寄存器實(shí)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(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)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(shè)備( a )T1M1C1T2M2C2T3M3C3T4t( b )用戶進(jìn) 程圖 511 單緩沖工作示意圖 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 單緩沖區(qū)討論 ? 系統(tǒng)傳送一塊數(shù)據(jù)的時(shí)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(jìn)行呢？ 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 2. 雙緩沖 (Double Buffer) 工作區(qū)用戶進(jìn) 程緩沖區(qū) 1緩沖區(qū) 2I / O 設(shè)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(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 雙緩沖區(qū)討論 ? 系統(tǒng)處理一塊數(shù)據(jù)的時(shí)間為多少呢？ ? 鞏固：假定 T=100us,M=50us,C=50us,計(jì)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(shí)間。 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 圖 513 雙機(jī)通信時(shí)緩沖區(qū)的設(shè)置 緩沖區(qū) 緩沖區(qū)A 機(jī) B 機(jī)( 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(jī) B 機(jī)( b ) 雙緩沖第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)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(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 2. (1) Getbuf過程。 (2) Releasebuf過程。 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 3. 進(jìn)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(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 緩沖池 (Buffer Pool) 1. 緩沖池的組成 1. 緩沖池的組成 對(duì)于既可用于輸入又可用于輸出的公用緩沖池 ， 其中至少應(yīng)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(gè)隊(duì)列 ， 于是可形成以下三個(gè)隊(duì)列： （ 1） 空緩沖隊(duì)列 emq。 隊(duì)首指針 F(emq)和隊(duì)尾 L(emq)指針分別指向該隊(duì)列的首尾緩沖區(qū) 。 (2) 輸入隊(duì)列 inq。 (3) 輸出隊(duì)列 outq。 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)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(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)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(duì)列上 – Takebuf(type)：從 type隊(duì)列的隊(duì)首摘下一個(gè)緩沖區(qū) – 要考慮同步和互斥問題 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)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(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)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(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 設(shè) 備 分 配 設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1. 設(shè)備控制表 DCT 設(shè)備類 型 t y p e設(shè)備標(biāo) 識(shí)符： d e v i c e i d設(shè)備狀 態(tài)：等待/ 不等待 忙/ 閑指向控 制器表的指針重復(fù)執(zhí) 行次數(shù)或時(shí)間設(shè)備隊(duì) 列的隊(duì)首指針D C T 1D C T 2D C T n設(shè)備控制表集合圖 516 設(shè)備控制表 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 2. 控制器控制表、 通道控制表和系統(tǒng)設(shè)備表 圖 517 COCT、 CHCT和 SDT表 ( c ) 系統(tǒng) 設(shè) 備 表 S D T控制器 標(biāo)識(shí)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(duì)列的隊(duì)首指針控制器 隊(duì)列的隊(duì)尾指針通道標(biāo) 識(shí)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(duì) 列的隊(duì)首指針通道隊(duì) 列的隊(duì)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(shè)備類設(shè)備標(biāo) 識(shí)符D C T驅(qū)動(dòng)程 序入口第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 根據(jù)設(shè)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(jìn)程轉(zhuǎn)入等待狀態(tài) 忙否？ 安全？ 安全性檢查 分配設(shè)備給用戶進(jìn)程 從 DCT中獲得下一個(gè) COCT指針 忙否？ 分配控制器給用戶進(jìn)程 從 COCT中獲得下一個(gè) CHCT指針 忙否？ 分配通道給用戶進(jìn)程 還有其它控制器 進(jìn)程等待 還有其它通道 進(jìn)程等待 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 1. 設(shè)備的固有屬性 (1) 獨(dú)享設(shè)備。 (2) 共享設(shè)備。 (3) 虛擬設(shè)備。 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 2. (1) 先來先服務(wù)。 (2) 優(yōu)先級(jí)高者優(yōu)先。 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 3. 設(shè)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(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 設(shè)備獨(dú)立性 1. 設(shè)備獨(dú)立性 (Device Independence) 為了提高 OS的可適應(yīng)性和可擴(kuò)展性 ， 在現(xiàn)代 OS中都毫無(wú)例外地實(shí)現(xiàn)了設(shè)備獨(dú)立性 ， 也稱為設(shè)備無(wú)關(guān)性 。 其基本含義是： 應(yīng)用程序獨(dú)立于具體使用的物理設(shè)備 。 為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性而引入了邏輯設(shè)備和物理設(shè)備這兩個(gè)概念 。 在應(yīng)用程序中 ， 使用邏輯設(shè)備名稱來請(qǐng)求使用某類設(shè)備；而系統(tǒng)在實(shí)際執(zhí)行時(shí) ， 還必須使用物理設(shè)備名稱 。 因此 ， 系統(tǒng)須具有將邏輯設(shè)備名稱轉(zhuǎn)換為某物理設(shè)備名稱的功能 ， 這非常類似于存儲(chǔ)器管理中所介紹的邏輯地址和物理地址的概念 。 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 在實(shí)現(xiàn)了設(shè)備獨(dú)立性的功能后 ， 可帶來以下兩方面的好處 。 1) 設(shè)備分配時(shí)的靈活性 2) 易于實(shí)現(xiàn) I/O 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 2. 設(shè)備獨(dú)立性軟件 1) 這些公有操作包括： ① 對(duì)獨(dú)立設(shè)備的分配與回收； ② 將邏輯設(shè)備名映射為物理設(shè)備名 ， 進(jìn)一步可以找到相應(yīng)物理設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序； ③ 對(duì)設(shè)備進(jìn)行保護(hù) ， 禁止用戶直接訪問設(shè)備； ④ 緩沖管理 ， 即對(duì)字符設(shè)備和塊設(shè)備的緩沖區(qū)進(jìn)行有效的管理 ， 以提高 I/O的效率； ⑤ 差錯(cuò)控制 。由于在 I/O操作中的絕大多數(shù)錯(cuò)誤都與設(shè)備無(wú)關(guān) ， 故主要由設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序處理 ， 而設(shè)備獨(dú)立性軟件只處理那些設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序無(wú)法處理的錯(cuò)誤 。 第五章 設(shè) 備 管 理 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 彭宗舉 2) 向用戶層 (或文件層 ) 無(wú)論何種設(shè)備， 它們向用戶所提供的接口應(yīng)該是相同的。 例如， 對(duì)各種設(shè)備的讀操作，在應(yīng)用程序中都使用 read。 而對(duì)各種設(shè)備的寫操作