【正文】 占用時才會阻塞。 2022年 2月 5日 第五章 設備管理 38 設備分配 3. 獨占設備的分配程序 ? 設備分配程序的改進 （ 1）增加設備的獨立性 為了獲得設備獨立性，進程應使用邏輯設備名請求 I/O； （ 2）考慮多通路情況 為了防止 I/O系統(tǒng)中出現“瓶頸”現象，采用多通路的 I/O系統(tǒng)結構。 ? 基本的設備分配程序 ? 分配設備： 根據 I/O請求中的物理設備名，通過查找系統(tǒng)設備表SDT，找到該設備的 DCT，通過設備狀態(tài)找到空閑，并且不會使系統(tǒng)進入不安全狀態(tài)情況下分配給進程； ? 分配控制器： 在 DCT中找出與該設備連接的控制器的 COCT，如不忙，則分配； ? 分配通道： 在 COCT中找到與該控制器連接的通道的 CHCT，如不忙，則分配。 2022年 2月 5日 第五章 設備管理 39 設備分配 4. SPOOLING技術 為了緩和 CPU的高速性與 I/O設備的低速性間的矛盾引入的脫機輸入、脫機輸出技術。該技術利用專門的外圍控制機，實現數據在低速 I/O設備和高速磁盤之間的數據傳送，此時外圍操作可以與CPU對數據的處理同時進行，這種聯機情況下的同時外圍操作稱作 SPOOLING（ Simultaneous Periphernal Operating On Line），或稱為假脫機操作。 ? SPOOLING系統(tǒng)的特點 （ 1）提高了 I/O的速度； （ 2）將獨占設備改造成共享設備； （ 3）實現了虛擬設備功能。 2022年 2月 5日 第五章 設備管理 40 設備分配 ? SPOOLING系統(tǒng)的組成 （ 1）輸入井和輸出井； （ 2）輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)； （ 3）輸入進程 SPi和輸出進程 SPo。 磁盤 輸入緩沖區(qū) Bi 輸出緩沖區(qū) Bo 輸入井 輸出井 輸入進程 SPi 輸出進程 SPo 輸入設備 輸出設備 4. SPOOLING技術 2022年 2月 5日 第五章 設備管理 41 磁盤存儲器的管理 ? 數據的組織和格式 ? 磁盤設備可包括一或多個物理盤片； ? 每個盤片分一個或兩個存儲面； ? 每個存儲面分成若干個磁道； ? 每條磁道被劃分成若干個扇區(qū)。 ? 磁盤的類型 （ 1）固定頭磁盤：每條磁道上都有一讀 /寫磁頭，所有磁頭裝在一個剛性磁臂中。 （ 2）移動頭磁盤：每個盤面僅配有一個磁頭，也被裝入磁臂中。 1. 磁盤的概述 ? 磁盤的訪問時間 （ 1）尋道時間 Ts=m n+s，其中 s為啟動磁臂的時間， m是常數； （ 2）旋轉延遲時間：指定扇區(qū)移動到磁頭下面所經歷的時間； （ 3）傳輸時間（了解一下） 扇區(qū) 磁道 磁道間隔 扇區(qū)間隔 2022年 2月 5日 第五章 設備管理 42 磁盤存儲器的管理 ? 先來先服務 FCFS 2. 磁盤調度 ? 最短尋道時間優(yōu)先 SSTF （從 100號磁道開始） 被訪問的下 一個磁道號 移動距離 （磁道數） 55 45 58 3 39 19 18 21 90 72 160 70 150 10 38 112 184 146 平均尋道長度： （從 100號磁道開始） 被訪問的下 一個磁道號 移動距離 （磁道數） 90 10 58 32 55 3 39 16 38 1 18 20 150 132 160 10 184 24 平均尋道長度： 2022年 2月 5日 第五章 設備管理 43 磁盤存儲器的管理 ? SCAN算法 2. 磁盤調度 ? 循環(huán)掃描 CSCAN算法 （從 100號磁道開始，向磁道號增加方向訪問） 被訪問的下 一個磁道號 移動距離 （磁道數） 150 50 160 10 184 24 90 94 58 32 55 3 39 16 38 1 18 20 平均尋道長度： （從 100號磁道開始，向磁道號增加方向訪問） 被訪問的下 一個磁道號 移動距離 （磁道數） 150 50 160 10 184 24 18 166 38 20 39 1 55 16 58 3 90 32 平均尋道長度： 2022年 2月 5日 第五章 設備管理 44 磁盤存儲器的管理 ? 磁盤高速緩存的形式 利用內存中的存儲空間來暫存從磁盤中讀出的一系列盤塊中的信息，它是一組在邏輯上屬于磁盤，物理上駐留在內存中的盤塊。 ? 數據交付方式 數據交付是指將磁盤高速緩存中的數據傳送給請求者進程，包括兩種： ? 數據交付：直接將高速緩存中的數據，傳送到請求進程的內存工作區(qū)； ? 指針交付：只將指向高速緩存中某區(qū)域的指針交給請求進程。 3. 磁盤高速緩存 2022年 2月 5日 第五章 設備管理 45 磁盤存儲器的管理 3. 磁盤高速緩存 ? 置換算法 類似于請求調頁（段）頁面置換算法，主要考慮以下幾點： （ 1）訪問頻率 （ 2）可預見性 （ 3）數據的一致性 4. 提高磁盤 I/O速度的其他方法 1）提前讀 2）延遲寫 3）優(yōu)化物理塊的分布 4）虛擬盤 5. 廉價磁盤冗余陣列 2022年 2月 5日 第五章 設備管理 46 本章小結 1. 本章的概念 ? 設備控制器的功能和組成 ? 總線系統(tǒng)的發(fā)展歷史 ? I/O控制方式的工作流程 ? DMA控制方式的組成及其工作原理 ? 中斷處理程序的工作過程 ? 設備獨立性的含義 ? SPOOLING的定義，組成，特點 ? 磁盤調度算法 ※ 2. 本章的重點和難點 設備獨立性、 SPOOLING、尋道時間、旋轉延遲時間、傳輸時間。 2022年 2月 5日 第五章 設備管理 47 本章作業(yè) 1. 假設有 10個進程先后提出了磁盤 I/O請求，它們要訪問的磁道號分別是： 78， 30， 9， 15， 102， 140， 156，54， 45， 125， 試用先來先服務 FCFS、最短尋道時間優(yōu)先 SSTF算法、 SCAN和循環(huán)掃描 CSCAN算法，分別給出訪問過程中每次移動的距離，計算兩種算法的平均尋道長度。 注：假設磁頭從 100號磁道開始 ，（對于 SCAN和 CSCAN算法） 向磁道號增加方向移動。