【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 3 雙機(jī)通訊時(shí)緩沖區(qū)的設(shè)置 緩沖區(qū) A機(jī) 緩沖區(qū) B機(jī) 單緩沖 發(fā)送 緩沖區(qū) 接收 緩沖區(qū) A機(jī) 接收 緩沖區(qū) 發(fā)送 緩沖區(qū) B機(jī) 雙緩沖 ? 僅配置單緩沖，任意時(shí)刻都只能實(shí)現(xiàn)單方向的數(shù)據(jù)傳輸，而絕不允許雙方同時(shí)向?qū)Ψ桨l(fā)送數(shù)據(jù)。 ? 為實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸，必須在兩臺(tái)機(jī)器中都設(shè)置兩個(gè)緩沖區(qū)，一個(gè)用作發(fā)送緩沖區(qū)，另一個(gè)用作接受緩沖區(qū)。 1/31/2023 44 2）循環(huán)緩沖 (circular buffer) ? 輸入與輸出速度基本相匹配，采用雙緩沖能獲得較好的效果，基本上能并行操作。 ? 但若兩者的速度相差甚遠(yuǎn)，雙緩沖的效果仍不夠理想； ? So：增加緩沖區(qū)數(shù)量，引入多緩沖機(jī)制。組織形式：循環(huán)緩沖、緩沖池。 增加多個(gè)緩沖區(qū)， CPU和外設(shè)的處理速度可以相差較大。 1/31/2023 45 ①循環(huán)緩沖的組成 ? 多個(gè)緩沖區(qū)。 循環(huán)緩沖有多個(gè)大小相同的緩沖區(qū)。三種類型緩沖區(qū)： ? 用于裝輸入數(shù)據(jù)的空緩沖區(qū) R ? 裝滿數(shù)據(jù)的緩沖區(qū) G ? 計(jì)算進(jìn)程正在使用的現(xiàn)行工作緩沖區(qū) C ? 多個(gè)指針。 ? 指示 計(jì)算進(jìn)程 正在使用的緩沖區(qū) C的指針 Current ? 指示 計(jì)算進(jìn)程 下一個(gè)可取的緩沖區(qū) G的指針 Nextg ? 指示 輸入進(jìn)程 下次可放的緩沖區(qū) R的指針 Nexti 1/31/2023 46 循環(huán)緩沖的組成示意圖 1 6 2 5 3 4 R R G G C G Nexti Nextg current 1/31/2023 47 ②循環(huán)緩沖區(qū)的使用 ? 計(jì)算進(jìn)程 (CPU)和輸入進(jìn)程 (I/O操作 )可利用兩個(gè)過(guò)程來(lái)使用循環(huán)緩沖區(qū)。 ? 主要就是利用指針，操作上述不同類型緩沖區(qū) ?Getbuf過(guò)程： 使用緩沖區(qū)時(shí)，可調(diào)用該過(guò)程（ ?。簭腘extg取，設(shè)置 current， nextg下移一個(gè)。放：使用nexti， nexti下移一個(gè)） ?Releasebuf過(guò)程： 當(dāng)計(jì)算進(jìn)程把 C緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)提取完畢時(shí)，便調(diào)用該過(guò)程將緩沖區(qū) G釋放。當(dāng)輸入進(jìn)程把緩沖區(qū)裝滿時(shí)，也調(diào)用該進(jìn)程將緩沖區(qū)釋放。 1/31/2023 48 ③進(jìn)程同步 ? 輸入進(jìn)程和計(jì)算進(jìn)程并行執(zhí)行，如何控制相應(yīng)的兩個(gè)指針不斷順時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)，這樣就可能出現(xiàn)兩種情況： 1. Nexti趕上 Nextg。意味著輸入速度大于計(jì)算速度，緩沖區(qū)滿，此情況稱為系統(tǒng)受計(jì)算限制。 2. Nextg趕上 Nexti。意味著輸入速度低于計(jì)算速度，緩沖區(qū)空，此情況稱為系統(tǒng)受I/O限制。 1/31/2023 49 3）緩沖池（ Buffer Pool） ? 上述的緩沖區(qū)僅適用于某特定的 I/O進(jìn)程和計(jì)算進(jìn)程，因而它們屬于 專用緩沖 。（每個(gè)進(jìn)程都要維護(hù)自己的一個(gè)循環(huán)緩沖區(qū)） ? 當(dāng)系統(tǒng)較大時(shí)，許多這樣的循環(huán)緩沖，不僅消耗大量?jī)?nèi)存空間，而且利用率不高。 ? 為提高緩沖區(qū)的利用率，目前廣泛流行緩沖池，在池中設(shè)置多個(gè)可供若干個(gè)進(jìn)程共享的緩沖區(qū)。 1/31/2023 50 ? 系統(tǒng)設(shè)置多個(gè)緩沖區(qū)，形成一個(gè)緩沖池。 ? 池中緩沖區(qū)為系統(tǒng)中所有的進(jìn)程共享使用 （如 UNIX系統(tǒng)在塊設(shè)備管理中設(shè)置了一個(gè) 15個(gè)緩沖區(qū)組成的緩沖池） ? 組織形式：隊(duì)列及隊(duì)列指針 也是雙方向緩沖技術(shù)；緩沖區(qū)整體利用率高。 i n queueem pt y queueout queueBu ff er P o olD evi ce C P U1/31/2023 51 ①緩沖池的組成 ? 對(duì)于既可輸入又可輸出的公用緩沖池，至少應(yīng)含有下列三種類型的緩沖區(qū)： 1. 空緩沖區(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)； 為方便管理，將上述類型相同的緩沖區(qū)連成隊(duì)列 ?空緩沖區(qū)隊(duì)列 ?輸入隊(duì)列 ?輸出隊(duì)列 1/31/2023 52 使用兩個(gè)過(guò)程 注意，是有同步控制的隊(duì)列操作過(guò)程 ?每隊(duì)設(shè)置一個(gè)互斥信號(hào)量 MS； ?判斷每個(gè)隊(duì)列是否有可用的緩沖區(qū)，需一個(gè)資源信號(hào)量 RS。獲取緩沖區(qū)時(shí) P（ RS），釋放時(shí)V（ RS）。 ? Getbuf： ? Putbuf： 1/31/2023 53 ②緩沖區(qū)的工作方式 ? 四種工作方式： 1. 收容輸入： Getbuf(emq),hin；輸入數(shù)據(jù)填入一空緩沖區(qū)； Putbuf(inq,hin) 2. 提取輸入： Getbuf(inq),sin；從輸入緩沖隊(duì)列中取出一數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容； Putbuf(emq,sin) 3. 收容輸出： Getbuf(emq),hout；輸出數(shù)據(jù)填入一空緩沖區(qū)； Putbuf(outq,hout) 4. 提取輸出： Getbuf(outq),sout；從輸出緩沖隊(duì)列中取一數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容； Putbuf(emq,sout) 工作緩沖區(qū)有四種： ?收容輸入數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū)； ?收容輸出數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū)； ?提取輸入數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū)； ?提取輸出數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū)； 緩沖池 hin sout 磁盤(pán) 打印機(jī) sin hout 內(nèi)存 用戶 程序 emq … inq … outq … 1/31/2023 54 ?多道環(huán)境下，系統(tǒng)中設(shè)備是所有進(jìn)程共享的。要 防止無(wú)序競(jìng)爭(zhēng) ，提高外設(shè)資源的利用率。 ?所以，除解決基本設(shè)備處理問(wèn)題，還需由 OS進(jìn)行統(tǒng)一、合理的設(shè)備分配。 設(shè)備分配 1/31/2023 55 1）設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ? 記錄相應(yīng)設(shè)備或控制器的 狀態(tài)， 及對(duì)設(shè)備或控制器進(jìn)行 控制 所需的 信息 。所需數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： ?設(shè)備控制表 ?控制器控制表 ?通道控制表 ?系統(tǒng)設(shè)備表 1/31/2023 56 ①設(shè)備控制表（ DCT） ? 系統(tǒng)為每一設(shè)備都配置一張 ? 記錄本設(shè)備的情況。 設(shè)備類型 type 設(shè)備標(biāo)識(shí)符 deviceid 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 DCT 1 DCT 2 DCT n 設(shè)備控制表集合 指向因請(qǐng)求該設(shè)備而阻塞的 進(jìn)程的 PCB組 成的隊(duì)列。 1/31/2023 57 ②控制器控制表（ COCT） 控制器標(biāo)識(shí)符： controllerid 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 ? 系統(tǒng)為每一控制器都配置一張 ? 記錄本控制器的情況。 ③通道控制表 CHCT 通道標(biāo)識(shí)符： channelid 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 1/31/2023 58 ④系統(tǒng)設(shè)備表（ SDT） 表目 1 表目 i 設(shè)備類型 設(shè)備標(biāo)識(shí)符 DCT 驅(qū)動(dòng)程序入口 ? 系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)程對(duì)設(shè)備的請(qǐng)求進(jìn)行設(shè)備分配的過(guò)程： SDT ? DCT ? COCT ? CHCT 細(xì)節(jié)考慮 1/31/2023 59 ? 設(shè)備固有屬性：獨(dú)占、共享、獨(dú)占但可虛擬。根據(jù)屬性采取不同分配策略。 ? 設(shè)備分配算法，常采用兩種： ?FCFS ?優(yōu)先級(jí)高者優(yōu)先 ? 設(shè)備分配的安全性：進(jìn)程開(kāi)始 I/O后就阻塞直到 I/O完成。不“請(qǐng)求和保持”（安全的）；允許連續(xù) I/O請(qǐng)求，是不安全的，此類分配方式需進(jìn)行安全性檢查。 ? 設(shè)備獨(dú)立性 2）設(shè)備分配需考慮的因素 1/31/2023 60 ?設(shè)備獨(dú)立性（無(wú)關(guān)性） ? Device Independence ? 指用戶編程序時(shí)所用設(shè)備（邏輯上的）與實(shí)際設(shè)備無(wú)關(guān)； 好處： ? 設(shè)備分配時(shí)的靈活性 3個(gè)物理設(shè)備（如打印機(jī)），程序中申請(qǐng)一臺(tái)打印機(jī)，執(zhí)行時(shí)不拘泥必須是某臺(tái)（如第 2個(gè)）打印機(jī) ? 易于實(shí)現(xiàn) I/O重定向 指用于 I/O操作的設(shè)備可以更換（重定向），而不必改變應(yīng)用程序。 程序調(diào)試、運(yùn)行中的“打印”，可通過(guò)修改邏輯設(shè)備表的顯示終端，實(shí)現(xiàn)不同時(shí)候的不同的設(shè)備使用。 1/31/2023 61 引入兩個(gè)概念： ? 邏輯設(shè)備：用戶應(yīng)用程序中請(qǐng)求的設(shè)備 ? 物理設(shè)備：系統(tǒng)實(shí)際執(zhí)行時(shí)使用的設(shè)備 設(shè)備分配時(shí)需實(shí)現(xiàn)： 邏輯設(shè)備地址映射到物理設(shè)備地址 設(shè) 備 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 設(shè)備獨(dú)立性軟件 用戶層程序： ? read,write 基本硬件控制 ： ? 獨(dú)立設(shè)備的分配與回收 ? 邏輯設(shè)備映射為物理設(shè)備 ? 設(shè)備保護(hù)