孫鐘秀操作系統(tǒng)第五章設備管理-資料下載頁
2025-08-04 14:32本頁面
【正文】 進程反復請求對某一磁道的訪問，造成磁頭的“不移動”現(xiàn)象。 ? NStepsScan： 把磁盤訪問請求排成長度為 N的多個隊列。系統(tǒng)在處理完一個磁盤請求隊列的工作后，再處理其它隊列的請求。當正在處理某隊列時，如果又出現(xiàn)新的磁盤訪問請求，將新請求放入其他隊列。 ? FSCAN算法： 對 N步掃描的簡化。只排兩個隊列：當前隊列、等待隊列。 59 設備分配 一 、 設備分配方式 ? 當一個作業(yè)（或進程）運行時，根據(jù)作業(yè)要求的設備，系統(tǒng)如果能滿足，則將其要求的設備全部分配給它，然后開始運行，運行完成釋放其占用的所有設備。 ? 這種分配方式的優(yōu)點是系統(tǒng)絕不會出現(xiàn)死鎖，缺點是設備利用率太低 。 ? 這種分配方法是在作業(yè)（或進程）運行的過程中，需要使用設備時，就向系統(tǒng)申請，系統(tǒng)根據(jù)某種分配原則進行分配。 ? 這種方法的優(yōu)點是設備的利用率高 ， 缺點是系統(tǒng)有出現(xiàn)死鎖的可能 。 60 二、設備分配算法 三、設備分配的安全性 ? 對于共享設備，不論采用靜態(tài)分配還是采用動態(tài)分配都不會出現(xiàn)死鎖。 ? 對于獨占設備 ，采用動態(tài)分配有可能造成死鎖。 ? 獨占設備的分配要考慮是否采用安全策略，共享設備分配要考慮調(diào)度性能。 61 四、虛擬設備 ? 系統(tǒng)中獨占設備的數(shù)量總是有限的 ， 這些獨占設備一旦分配給某個進程往往只有很少時間在工作 ， 許多時間一直處于空閑狀態(tài) 。 而別的進程又因得不到相應的設備而不能運行 ， 因此嚴重地影響到整個計算機系統(tǒng)的效率 。 ? 從另一個角度來說 ， 獨占設備一般是低速的 ， 若采用聯(lián)機操作 ， 也會增加進程的運行時間 ， 影響計算機系統(tǒng)的效率 。 ? 為提高計算機系統(tǒng)的效率 ， 提出了在高速共享設備上模擬低速設備功能的技術 ， 稱為虛擬設備技術 。 62 ? 定義： SPOOLing系統(tǒng)是 OS中采用的一項可以 把獨享設備轉(zhuǎn)變成具有共享特征的虛擬設備 的技術，也叫假脫機 I/O技術或虛擬設備技術 。 ? SPOOLing全稱是 Simultaneous Peripheral Operation On Line, 即 外部設備同時聯(lián)機操作 。這種早期批處理系統(tǒng)的產(chǎn)物一直沿用至今。 63 讀卡機 外圍機 1401 磁帶 磁帶 磁帶 外圍機 主機 7094 磁帶 打印機 ? 上世紀 50年代末 批處理系統(tǒng) 中，程序和數(shù)據(jù)的 I/O是在外圍機的控制下完成的，即在脫離主機的情況下進行，故稱為 脫機I/O方式 。特點是：手工干預多，時間長。 ? 上世紀 60年代中期，多道出現(xiàn)后可以利用 程序來模擬脫機 I/O中的外圍機功能（即不再需要外圍機，而且磁盤取代了磁帶，不必再搬動磁帶），這樣可實現(xiàn)在主機控制下的脫機 I/O功能。 ? 我們把這種在聯(lián)機情況下實現(xiàn)的同時外圍操作稱為 SPOOLing，也稱為 假脫機操作 。 脫機 I/O示意圖 64 （ 1）輸入井和輸出井 （ 2）輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū) （ 3）預輸入進程和緩輸出進程 預輸入進程 SPi 緩輸出進程 SPo 輸入緩沖區(qū) Bi 輸出緩沖區(qū) Bo 輸入 設備 輸出 設備 磁盤 輸入井 輸出井 65 （ 1） 輸入井和輸出井 ? 這是在磁盤上開辟出來的兩個專用的存儲區(qū)域 。 ? 輸入 井和輸出井分別用于收容從輸入設備輸入的數(shù)據(jù)和用戶程序的輸出數(shù)據(jù) 。 ? “ 井 ” 是用作緩沖的存儲區(qū)域 ， 采用井的技術能調(diào)節(jié)供求之間的矛盾 ， 消除人工干預帶來的損失 。 這時的輸入井和輸出井可分別看作是對讀卡機和打印機的虛擬或者模擬 。 （ 2） 輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū) ? 這是供信息在 I/O設備和磁盤 I/O井之間傳送時用的內(nèi)存緩沖區(qū) 。 66 （ 3）預輸入進程和緩輸出進程 ? 預輸入進程模擬脫機輸入時的外圍控制機，將用戶要求的數(shù)據(jù)從輸入機通過輸入緩沖區(qū)再送到輸入井。當 CPU需要輸入數(shù)據(jù)時，直接從輸入井讀入內(nèi)存。 ? 緩輸出進程模擬脫機輸出時的外圍控制機，把用戶要求輸出的數(shù)據(jù)，先從內(nèi)存送到輸出井，待輸出設備空閑時，再將輸出井中的數(shù)據(jù)經(jīng)過輸出緩沖區(qū)送到輸出設備上。 67 SPOOLing系統(tǒng)工作原理 ? 作業(yè)執(zhí)行前預先將程序和數(shù)據(jù)輸入到輸入井中 ? 作業(yè)運行后，使用數(shù)據(jù)時，從輸入井中取出 ? 作業(yè)執(zhí)行不必直接啟動外設輸出數(shù)據(jù)，只需將這些數(shù)據(jù)寫入輸出井中 ? 作業(yè)全部運行完畢，再由外設輸出全部數(shù)據(jù)和信息 68 ? 共享打印機 ?SPOOLing系統(tǒng)接收到用戶進程的打印輸出請求后： ?由緩輸出進程在輸出井中為之申請一個空閑磁盤塊區(qū)，并將要打印的數(shù)據(jù)送入其中； ?緩輸出進程再為用戶進程申請一張空白的用戶請求打印表，并將用戶的打印要求填入其中，再將該表掛到請求打印隊列上。 ?當打印機空閑時，緩輸出進程將從請求打印隊列的隊首取出一張請求打印表，再從輸出井把數(shù)據(jù)送到內(nèi)存緩沖區(qū)，啟動打印機打印輸出， ?? 69 SPOOLing技術的好處 ? 提高了 I/O的速度， 加快了作業(yè)的運行。 ? 將獨占設備改造為共享設備，提高了 I/O設備的利用率。 系統(tǒng)不給進程分配獨占設備，只分配輸入 /輸出井和建立 I/O請求表。 ? 實現(xiàn)了虛擬設備功能。 SPOOLing系統(tǒng)實現(xiàn)了將一臺獨占設備變換為若干臺邏輯設備的功能。
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