【正文】 設(shè)備獨立性 設(shè)備分配技術(shù) 計算機科學(xué)系 計算機操作系統(tǒng) Operating System ⒈ 設(shè)備分配方式 ⑴ 獨占方式 可以采用靜態(tài)分配和動態(tài)分配兩種方式。 ⑵ 共享方式 ⑶ 虛擬方式 實現(xiàn)虛擬分配的技術(shù)是 SPOOLing技術(shù)。 計算機科學(xué)系 計算機操作系統(tǒng) Operating System 2．設(shè)備分配算法 設(shè)備分配算法就是按照某種原則把設(shè)備分配給進(jìn)程。 ⑴ 先請求先服務(wù) ⑵ 優(yōu)先級高者優(yōu)先服務(wù) 3．設(shè)備分配中的安全性 從進(jìn)程運行的安全性上考慮，設(shè)備分配有以 下兩種方式： ⑴ 安全分配方式 ⑵ 不安全分配方式 計算機科學(xué)系 計算機操作系統(tǒng) Operating System 對于具有 I/O通道的多通路系統(tǒng)，在進(jìn)程提出 I/O請求后，系統(tǒng)按以下步驟進(jìn)行設(shè)備分配： ⑴ 分配設(shè)備： 查找邏輯設(shè)備表 LUT?SDT?DCT ⑵ 分配控制器： DCT?COCT ⑶ 分配通道： COCT?CHCT，逐次查找 CHCT中的標(biāo)記， 若找到一個空閑通道則將該通道分配給請求進(jìn)程。否則將請求 I/O 的進(jìn)程阻塞在等待該通道的等待隊列上。 只有在設(shè)備、控制器和通道三者都分配成功時，本 次分配才算成功。然后就可以啟動設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 計算機科學(xué)系 操作系統(tǒng)原理 Operating System 第 5章 設(shè)備管理 概述 I/O控制 I/O軟件層次 緩沖管理 設(shè)備分配 磁盤調(diào)度和管理 計算機操作系統(tǒng) Operating System 磁盤調(diào)度和管理 磁盤的物理性能 磁盤調(diào)度算法 磁盤調(diào)度算法的比較 磁盤的錯誤處理 獨立磁盤冗余陣列 計算機科學(xué)系 計算機操作系統(tǒng) Operating System 磁盤 磁盤是一種直接存取存儲設(shè)備，又叫隨機存取存儲設(shè)備。從不同的角度進(jìn)行分類，可將磁盤分成硬盤和軟盤；單片盤和多片盤；固定磁頭和活動磁頭等。磁盤讀與寫的速度相同，為了提高可靠性，可將若干磁盤組成陣列。 計算機科學(xué)系 計算機操作系統(tǒng) Operating System 圖 5 2 1 硬 盤 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖磁 道主 軸 讀 寫 磁 頭移 動 臂扇 區(qū)盤 片 組 柱 面旋 轉(zhuǎn)磁盤的物理結(jié)構(gòu) 計算機科學(xué)系 計算機操作系統(tǒng) Operating System 1. 數(shù)據(jù)的組織和格式 G a p1 0 2 0 3 1 29 2 29 3F i e l d G a p F i e l d G a p G a p F i e l d G a p F i e l d G a p17 7 41 515 20 17 7 41 515 20ID D a t a ID D a t aG a p1 29 2 29 3F i e l d G a p F i e l d17 7 41 515 20ID D a t aS e c t o r P h y s i c a l S e c t o r 0 P h y s i c a l S e c t o r 1 P h y s i c a l S e c t o r 2 9B y t e sS y n c hB y t eTr a c kH e a dS e c t o rB y t e s 1 2 1 1CRC3S y n c hB y t eD a t a CRC1 512 26 0 0 B y t e s / S e c t o rG a p磁盤的格式化 計算機科學(xué)系 計算機操作系統(tǒng) Operating System 2. 磁盤的類型 1) 固定頭磁盤 2) 移動頭磁盤 計算機科學(xué)系 計算機操作系統(tǒng) Operating System 3. 磁盤訪問時間 Ta ⑴ 尋道時間 Ts： 啟動磁臂的時間 s與磁頭移動 n條磁道所花費的時間之和 。 ⑵ 旋轉(zhuǎn)延遲時間 Tτ： 等待所需扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到讀寫頭下的時間。 ⑶ 傳輸時間信息 Tt： 信息在磁盤和內(nèi)存之間傳輸?shù)臅r間。 snms ???rNbT t ?rNbrTTTT stsa ??????21?R為磁盤的轉(zhuǎn)速， N為一條磁道上的字節(jié)數(shù)， b是每次讀寫的字節(jié)數(shù)。 計算機科學(xué)系 計算機操作系統(tǒng) Operating System ⑴ 循環(huán)排序 例：考慮磁道保存 4個記錄的旋轉(zhuǎn)型設(shè)備，假定收到四個 I/O請求。 請求次序 記錄號 （ 1） 讀記錄 4 （ 2） 讀記錄 3 （ 3） 讀記錄 2 （ 4） 讀記錄 1 計算機科學(xué)系 計算機操作系統(tǒng) Operating System ⑵ 優(yōu)化分布 例：信息在存儲空間的排列方式會影響存取等 待時間 。 考慮 10個邏輯記錄 A， B…… ， J被存于 旋轉(zhuǎn)型設(shè)備上 ， 每道存放 10個記錄 ， 安排如下： 物理塊 邏輯紀(jì)錄 110 AJ 處理 10個記錄的總時間 (旋轉(zhuǎn)速度 20ms)： 214毫秒 計算機科學(xué)系 計算機操作系統(tǒng) Operating System ⑶ 交替地址 每個記錄重復(fù)記錄在設(shè)備的多個區(qū)域，讀相同的數(shù)據(jù)，有幾個交替地址，也稱為多重副本或折迭。 成功與否取決于下列因素：數(shù)據(jù)記錄總是讀出使用，不需修改寫入；數(shù)據(jù)記錄占用的存儲空間總量不太大；數(shù)據(jù)使用極為頻繁。 計算機科學(xué)系 計算機操作系統(tǒng) Operating System ⑷ 搜查定位 對于移動臂磁盤設(shè)備，除了旋轉(zhuǎn)位置外，還有搜查定位的問題。輸入輸出請求需要三部分地址：柱面號、磁頭號和記錄號。因此除了應(yīng)有使旋轉(zhuǎn)圈數(shù)最少的調(diào)度策略外，還應(yīng)該考慮使移臂時間最短的調(diào)度策略。 計算機科學(xué)系 計算機操作系統(tǒng) Operating System 磁盤調(diào)度和管理 磁盤的物理性能 磁盤調(diào)度算法 磁盤調(diào)度算法的比較 磁盤的錯誤處理 計算機科學(xué)系 計算機操作系統(tǒng) Operating System ⒈ 先來先服務(wù)調(diào)度（ FCFS） ⒉ 最短尋道時間優(yōu)先調(diào)度（ SSTF） ⒊ 掃描算法（ SCAN） ⒋ 尋查算法（ Look） ⒌ 循環(huán)掃描算法（ CSCAN） ⒍ 循環(huán)尋查算法（ CLook） ⒎分步掃描算法（ NStepSCAN） ⒏雙隊列掃描算法（ FSCAN） 計算機科學(xué)系 計算機操作系統(tǒng) Operating System 例：有如下的一個磁盤請求序列，其磁道號為： 98，185， 37， 122， 14， 124， 65， 67 ，假定一開始讀 /寫磁頭位于 53號磁道，且磁頭向里移動，磁道號最大為199。分別采用下列調(diào)度算法時，存取臂移動的順序，并計算出移臂總量。 ⑴ FCFS調(diào)度算法；⑵ SSTF調(diào)度算法；⑶ SCAN調(diào)度算法；⑷ LOOK調(diào)度算法；⑸ CSCAN調(diào)度算法； ⑹ CLOOK調(diào)度算法 計算機科學(xué)系 計算機操作系統(tǒng) Operating System 磁盤調(diào)度和管理 磁盤的物理性能 磁盤調(diào)度算法 磁盤調(diào)度算法的比較 磁盤的錯誤處理 計算機科學(xué)系 計算機操作系統(tǒng) Operating System SSTF算法和 Look算法，在單位時間內(nèi)處理的輸入輸出請求較多即吞吐量較大，但是請求的等待時間較長， Look算法使等待時間更長一些。一般說來 SCAN算法較好，但它不分具體情況而掃過所有柱面造成性能不夠好。 NStepSCAN算法使得各個輸入輸出請求等待時間之間的差距最小，而吞吐量適中。 CSCAN僅適應(yīng)不斷有大批量輸入輸出存取請求且磁道上存放記錄數(shù)量較大的情況。 計算機科學(xué)系 計算機操作系統(tǒng) Operating System 磁盤調(diào)度和管理 磁盤的物理性能 磁盤調(diào)度算法 磁盤調(diào)度算法的比較 磁盤的錯誤處理 計算機科學(xué)系 計算機操作系統(tǒng) Operating System ⒈ 程序性錯誤 當(dāng)驅(qū)動程序命令控制器去查找一個不存在的柱面，讀一個不存在的扇區(qū)，使用不存在的磁頭，以及與一個不存在的存儲器地址交換數(shù)據(jù)時，都產(chǎn)生程序性錯誤。大多數(shù)控制器對發(fā)給它的參數(shù)進(jìn)行檢查，并告知是否合法。理論上，這些錯誤不應(yīng)發(fā)生；如果控制器指示這類錯誤發(fā)生了，那么驅(qū)動程序通常終止當(dāng)前的磁盤請求，給出錯誤的原因。 計算機科學(xué)系 計算機操作系統(tǒng) Operating System ⒉ 瞬時檢查和錯誤 瞬時檢查和錯誤是由于磁盤表面與磁頭之間的灰塵引起的 。 通常是重復(fù)執(zhí)行這個操作，就可消去錯誤。倘若錯誤繼續(xù)存在，則將該塊標(biāo)記為壞塊。一些“智能”磁盤控制器保留了幾個備用磁道，這些磁道對用戶程序不開放。當(dāng)磁盤進(jìn)行格式化時，控制器確定哪些塊是壞的，自動由備份磁道替換它。將壞磁道映射到備用磁道的表格保留在控制器內(nèi)部存儲器和磁盤上，對驅(qū)動程序透明。 計算機科學(xué)系 計算機操作系統(tǒng) Operating System ⒊ 尋道錯誤 尋道錯誤是由于磁臂的機械故障引起的。控制器內(nèi)部記錄磁臂位置，為了執(zhí)行尋道，它泄放一系列脈沖給磁臂馬達(dá)，每個柱面一個，這樣可將磁臂移動到新的柱面上。當(dāng)臂移到目標(biāo)位置時，控制器讀出實際的柱面號（驅(qū)動器格式化時寫的）；如果位置不對，則出現(xiàn)尋道錯誤。關(guān)于尋道錯誤，有些控制器可以自動修正，而有些控制器（包括 IMB PC在內(nèi)）只設(shè)置一個錯誤標(biāo)志位，其他工作留給驅(qū)動程序。 計算機科學(xué)系 計算機操作系統(tǒng) Operating System 謝謝 ! 計算機科學(xué)系