【正文】 空間中去，然后由系統(tǒng)在適當(dāng)時機(jī)把存儲空間上的信息送到打印機(jī)上打印。這個時機(jī)可能是打印機(jī)空閑或打印機(jī)完成了一用戶的打印之后。 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 49 虛擬設(shè)備技術(shù) 的特點 ： 1）提高了 I/O速度。從對低速 I/O設(shè)備進(jìn)行的 I/O操作變?yōu)閷斎刖蜉敵鼍牟僮?，如同脫機(jī)操作一樣，提高了 I/O速度，緩和了 CPU與低速 I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾。 2）設(shè)備并沒有分配給任何進(jìn)程。在輸入井或輸出井中，分配給進(jìn)程的是一存儲區(qū)和建立一張 I/O請求表。 3）實現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能。多個進(jìn)程同時使用一獨(dú)享設(shè)備，而對每一進(jìn)程而言，都認(rèn)為自己獨(dú)占這一設(shè)備，不過該設(shè)備是邏輯上的設(shè)備。 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 50 1）提高了獨(dú)占設(shè)備的利用率； 2）每個用戶都有速度極高的 “ 輸入機(jī) ” 和 “ 打印機(jī) ” ，縮短 了作業(yè)執(zhí)行時間； 3）能夠多道并行工作 。 實現(xiàn)虛擬設(shè)備 的好處 ： 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 51 一、什么是 I/O進(jìn)程控制 從用戶進(jìn)程的輸入輸出請求開始，給用戶進(jìn)程分配設(shè)備和啟動相關(guān)設(shè)備，進(jìn)行 I/O操作，以及在 I/O操作完成以后響應(yīng)中斷，進(jìn)行善后處理為止的整個系統(tǒng)控制過程。 I/O進(jìn)程控制 二、 I/O控制的功能 外設(shè)中斷請求 用戶進(jìn)程 I/O請求 中斷原因分析 喚醒 中斷處理程序 I/O請求處理 設(shè)備分配程序 緩沖區(qū)管理 中斷響應(yīng) 啟動 I/O指令 設(shè)備驅(qū)動程序或通道程序 I/O控制 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 52 三、 I/O控制的實現(xiàn) 作為請求 I/O操作的進(jìn)程的一部分實現(xiàn) 作為當(dāng)前進(jìn)程的一部分實現(xiàn) 由專門的 I/O進(jìn)程完成 A、每類 (個 )設(shè)備設(shè)一專門的 I/O進(jìn)程，并放在系統(tǒng)態(tài)下執(zhí)行 B、整個系統(tǒng)設(shè)一 I/O進(jìn)程，全面負(fù)責(zé)全系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送工作 C、每類 (個 )設(shè)備設(shè)一專門的 I/O進(jìn)程，但該進(jìn)程既可在用戶態(tài)也可在系統(tǒng)態(tài)下執(zhí)行。 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 53 一、什么是設(shè)備驅(qū)動程序 設(shè)備驅(qū)動程序，是驅(qū)動物理設(shè)備和 DMA控制器或 I/O控制器等直接進(jìn)行 I/O操作的子程序的集合。負(fù)責(zé)設(shè)置設(shè)備有關(guān)寄存器的值，啟動設(shè)備進(jìn)行 I/O操作，指定操作的類型和數(shù)據(jù)流向等。 二、為何要有設(shè)備驅(qū)動程序 設(shè)備驅(qū)動程序屏蔽了直接對硬件操作的細(xì)節(jié)，為編程者提供操縱設(shè)備的友好接口。 設(shè)備驅(qū)動程序 三、用戶怎樣使用驅(qū)動程序 用戶進(jìn)程通過調(diào)用設(shè)備驅(qū)動程序提供的接口來使用設(shè)備驅(qū)動程序。 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 54 一、 磁盤的物理結(jié)構(gòu) 磁盤的驅(qū)動調(diào)度 柱面號（從外向內(nèi)） 1．讀寫參數(shù) 磁頭號（從上到下） 扇區(qū)號（按旋轉(zhuǎn)的反方向） 旋轉(zhuǎn)方向 定位標(biāo)記 0扇區(qū) 1扇區(qū) 0扇區(qū) 1扇區(qū) 2扇區(qū) 3扇區(qū) 2．啟動一次磁盤的時間 : （ 1）尋找時間（ 2）延遲時間（ 3）傳輸時間 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 55 二、 磁盤的驅(qū)動調(diào)度 當(dāng)有多個訪問者在等待使用磁盤時，選擇磁盤訪問者的執(zhí)行次序，使總的 I/O操作時間最短的調(diào)度策略稱為驅(qū)動調(diào)度。 訪問磁盤的時間 =尋找時間 +延遲時間 +傳輸時間 移臂調(diào)度 磁盤的驅(qū)動調(diào)度 旋轉(zhuǎn)調(diào)度 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 56 三、移臂調(diào)度算法 先來先服務(wù)調(diào)度算法（ FCFS）： 按請求訪問者的先后次序調(diào)度。 最短尋找時間調(diào)度算法（ SSTF）： 選擇尋找時間最短的訪問者調(diào)度。 掃描法： 依次順序掃描各個柱面，按各訪問者所在的柱面位置選擇。 電梯調(diào)度算法（ SCAN）： 從移動臂當(dāng)前位置開始沿著臂的移動方向去選擇離當(dāng)前移動臂最近的那個柱面的訪問者。 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 57 四、旋轉(zhuǎn)調(diào)度算法 優(yōu)先選擇延遲時間最短的訪問者去執(zhí)行。這樣根據(jù)延遲時間來決定執(zhí)行次序的調(diào)度稱為旋轉(zhuǎn)調(diào)度。 五、驅(qū)動調(diào)度總原則 ? 優(yōu)先選擇與當(dāng)前訪問者的柱面相同的訪問 者，從中再選擇旋轉(zhuǎn)距離最短者； ? 同一柱面的訪問請求處理結(jié)束后，再移臂 到另一個柱面。 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 58 總結(jié)： 設(shè)備管理的目的： 1）合理地利用外部設(shè)備 ,提高各種外部設(shè)備的工作效率 。 2） 對各種外部設(shè)備采用盡可能統(tǒng)一的管理方法 ,方便用戶。 I/O設(shè)備的類型： 1）系統(tǒng)設(shè)備。 2）用戶設(shè)備。 1）獨(dú)占設(shè)備。 2）共享設(shè)備。 3） 虛擬設(shè)備。 1）存貯設(shè)備 (或文件設(shè)備 )。 2） 輸入輸出設(shè)備。 1）塊設(shè)備。 2）字符設(shè)備。 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 59 引入緩沖技術(shù)的目的： 1）改善 CPU與外圍設(shè)備之間速度不匹配的矛盾； 2） 減少中斷 CPU的次數(shù)，放寬 CPU對中斷的響應(yīng)時間。 3） 減少占用通道的時間，使通道的瓶頸現(xiàn)象得以緩和，從而顯著提高 CPU、通道、 I/O設(shè)備間的并行操作程度。 I／ O控制方式： 1）循環(huán)測試 I／ O方式； 2） I／ O中斷方式； 3） DMA傳送方式； 4）通道傳送方式。 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 60 設(shè)備分配策略，該策略與下述的四個因素有關(guān)： 1） I／ O設(shè)備的固有屬性； 2）系統(tǒng)采用的分配算法； 3）設(shè)備分配的安全性； 4）設(shè)備的無關(guān)性。 I/O設(shè)備分配算法 : 1）先請求先分配 。 2）優(yōu)先級高者優(yōu)先分配。 分配與回收設(shè)備 : 靜態(tài)分配： 在作業(yè)這一級，作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)時分配設(shè)備，退出系統(tǒng)時全部收回。 動態(tài)分配： 在進(jìn)程這一級，當(dāng)進(jìn)程需要使用設(shè)備而提出申請時進(jìn)行分配，使用完后立即收回。 操作系統(tǒng) 第五章 設(shè)備管理 61 Spooling（外部設(shè)備聯(lián)機(jī)同時操作 )技術(shù)： 為提高計算機(jī)系統(tǒng)的效率，提出了在高速共享設(shè)備上模擬低速設(shè)備功能的技術(shù)。 虛擬設(shè)備： 代替獨(dú)占設(shè)備的那部分存貯空間和相應(yīng)的控制結(jié)構(gòu)。 從進(jìn)程運(yùn)行的安全性上考慮，設(shè)備分配有以下兩種方式： 1）安全分配方式；（ CPU與外部設(shè)備串行） 2）不安全分配方式： 設(shè)備獨(dú)立性 I/O控制的主要功能 磁盤的驅(qū)動調(diào)度