io設備管理培訓課程(編輯修改稿)
2025-03-30 21:38 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ? 與設備無關的 I/O軟件系統(tǒng)稱為 I/O子系統(tǒng)。 ? I/O子系統(tǒng)執(zhí)行著與設備無關的操作。 ? 同時 I/O子系統(tǒng)為用戶應用程序提供一個統(tǒng)一的接口。 下面討論 I/O子系統(tǒng)所需完成的主要功能。 25 與設備無關的 I/O軟件 1. 設備命名 ? 與設備無關的軟件 (即 I/O子系統(tǒng) )負責把設備的符號名映射到相應的設備驅(qū)動程序。 ? 設備命名后，所有設備的名字的集合稱做設備的名字空間。 ? UNIX系列有 3種不同的名字空間。 – (1) 主次設備號 – (2) 內(nèi)部號與外部號 – (3) 設備文件與路徑名 26 與設備無關的 I/O軟件 2. 設備保護 ? 與設備命名機制密切相關的是設備保護。 ? 在大多數(shù)大型計算機系統(tǒng)中，用戶進程對 I/O設備的訪問是完全禁止的。 27 與設備無關的 I/O軟件 3. 與設備無關的塊及存儲設備的塊分配 ? 不同的磁盤可以采用不同的扇區(qū)尺寸，與設備無關軟件的一個任務是向較高層軟件屏蔽并給上一層提供大小統(tǒng)一的塊尺寸 。 28 與設備無關的 I/O軟件 4. 設備分配 一些設備，如磁盤驅(qū)動器，在任一時刻只能被單個進程使用。 因此，操作系統(tǒng)需要對設備使用請求進行檢查，并根據(jù)申請設備的可用狀況決定是接收該請求還是拒絕該請求。 29 與設備無關的 I/O軟件 5. 出錯處理 出錯處理是由設備驅(qū)動程序完成的。大多數(shù)錯誤是與設備密切相關的，因此，只有驅(qū)動程序知道應如何處理 (是重試、忽略，還是報警 )。 30 用戶空間的 I/O軟件 ? 雖然大部分 I/O軟件都包合在 OS內(nèi)核之中，但也有一小部分 I/O軟件是由與用戶程序連接在一起的庫過程構(gòu)成，它們可能完全運行在 OS之外。例如，下列一個 C程序調(diào)用了 write庫過程，并包含在運行時的二進制程序代碼中： count=write(fd, buffer, nbytes)。 顯然， write庫過程是 I/O系統(tǒng)的組成部分。 ? 上面描述的是第一類用戶空間 I/O軟件，第二類用戶空間 I/O軟件為 spooling(simultaneous peripheral operation on line)系統(tǒng)，即假脫機系統(tǒng)。spooling系統(tǒng)是多道程序設計系統(tǒng)中處理獨占 I/O設備的一種方法。 31 用戶空間的 I/O軟件 spooling系統(tǒng)的作用如下： ? (1) 實現(xiàn)了虛擬設備功能 ? (2) 將獨占型設備變成共享設備 ? (3) 提高了 I/O效率 32 緩沖技術 系統(tǒng)為達到如下目的需要使用緩沖技術： ? (1) 緩和 CPU與 I/O設備間速度不匹配的矛盾 ? (2) 減少 CPU的中斷頻率，放寬對中斷響應的限制 ? (3) 提高 CPU和 I/O設備之間的并行性 33 緩沖技術 ? 根據(jù)系統(tǒng)設置的緩沖區(qū)的個數(shù)，可以把緩沖技術分為單緩沖、雙緩沖和循環(huán)緩沖以及緩沖池幾種。 用戶進程 操作系統(tǒng)傳送 輸入I / O 設備單緩沖 34 雙緩沖 多緩沖 傳送用戶進程 操作系統(tǒng)輸入I / O 設備傳送 輸入I / O 設備用戶進程 操作系統(tǒng) 緩沖技術 35 緩沖技術 1．單緩沖 ? 單緩沖是 OS提供的一種最簡單的緩沖。當用戶進程發(fā)出一個 I/O請求時， OS便在主存中分配一個緩沖區(qū)。 ? 對于單緩沖，緩沖區(qū)屬于臨界資源，即不允許多個進程同時對一個緩沖區(qū)進行操作。因此，單緩沖雖然能匹配設備和 CPU的處理速度，但無法實現(xiàn)設備與設備之間的并行操作。 36 緩沖技術 2. 雙緩沖 ? 雙緩沖提供兩個緩沖區(qū)。 ? 但雙緩沖只是一種說明設備與設備、CPU與設備并行操作的簡單模型，并不能用于實際系統(tǒng)中的并行操作。 37 緩沖技術 3. 循環(huán)緩沖 ? 由于雙緩沖并不能真正解決實際系統(tǒng)中的并行操作，于是引入了多緩沖。通過增加緩沖區(qū)的個數(shù)，可使并行程度得到明顯提高。 ? 多緩沖是把多個緩沖區(qū)連接起來組成兩部分：一部分專門用于輸入；另一部分專門用于輸出。循環(huán)緩沖包括以下兩部分。 – (1) 多個緩沖區(qū) – (2) 多個指針 38 緩沖技術 4. 緩沖池 上述的循環(huán)緩沖區(qū)僅適用于某特定的 I/O進
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