【正文】 不忙 不安全 安全 不忙 忙 忙 不忙 進(jìn)程 P提出所需的 I/O設(shè)備 根據(jù)物理設(shè)備名 ， 從 SDT中找出該設(shè)備的 DCT 由 DCT的設(shè)備狀態(tài)字段 ， 檢查該設(shè)備是否忙 ？ 將該進(jìn)程的 PCB插入到 該設(shè)備的等待隊(duì)列中 檢查本次設(shè)備分配是否安全性 ？ 將此設(shè)備分配給該進(jìn)程 從其 DCT中找出與該設(shè)備連接的控制器的 COCT， 檢查該控制器是否忙 ？ 將該進(jìn)程的 PCB插入到 該控制器的的等待隊(duì)列中 將該控制器分配給進(jìn)程 從 COCT中找到與該控制器連接的通道的 CHCT， 檢查該通道是否忙 ？ 將該進(jìn)程的 PCB插入到 該通道的的等待隊(duì)列中 將該通道分配給進(jìn)程 至此，設(shè)備、控制器和通道三者都已分配成功 啟動(dòng) I/O設(shè)備，進(jìn)行具體的 I/O操作 設(shè)備分配程序 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 早期批處理系統(tǒng)中使用的虛擬技術(shù)是以脫機(jī)方式 工作的。 當(dāng)多道程序設(shè)計(jì)的分時(shí)系統(tǒng)出現(xiàn)后，可以將一臺(tái) 主機(jī)虛擬為多臺(tái)共享主機(jī)，也可以將一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備改 造成可以共享的虛擬設(shè)備。 SPOOLing技術(shù) 輸入帶 衛(wèi) 星 機(jī) 打印機(jī) 卡片輸入機(jī) 主機(jī) 輸出帶 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 一． 什么是 SPOOLing技術(shù) 當(dāng)多道程序程序技術(shù)出現(xiàn)后 ， 就可以利用一道程序 ， 來 模擬脫機(jī)輸入時(shí)的外圍控制機(jī)的功能 ， 即把低速 I/O設(shè)備上的 數(shù)據(jù)傳送到高速的磁盤上；再用另一道程序來模擬脫機(jī)輸出時(shí) 外圍控制機(jī)的功能 ， 即把數(shù)據(jù)從磁盤傳送到低速 I/O設(shè)備上 。 這樣 ， 便在主機(jī)的直接控制下 ， 實(shí)現(xiàn)脫機(jī)輸入 、 輸出功 能 。 所以 ， 我們把這種在聯(lián)機(jī)情況下實(shí)現(xiàn)的同時(shí)與外圍設(shè)備 聯(lián)機(jī)操作的技術(shù)稱為 SPOOLing（ Simultaneous Peripheral Operation On Line） ， 外部設(shè)備聯(lián)機(jī)并行操作 ， 或稱為假脫 機(jī)技術(shù) 。 SPOOLing技術(shù) 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 二． SPOOLing系統(tǒng)的組成 SPOOLing系統(tǒng)是對(duì)脫機(jī)輸入、輸出工作的模擬，它必須 有高速隨機(jī)外存（硬盤）的支持。 SPOOLing系統(tǒng)主要有以下 三部分（如下圖所示）： 內(nèi) 存 磁 盤 輸入設(shè)備 輸出設(shè)備 SPOOLing技術(shù) 輸入進(jìn)程 SPi輸出進(jìn)程 SPo 輸入緩沖區(qū) 輸出緩沖區(qū) 輸入井 輸出井 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 二． SPOOLing系統(tǒng)的組成 SPOOLing系統(tǒng)是對(duì)脫機(jī)輸入、輸出工作的模擬，它必須 有高速隨機(jī)外存（硬盤）的支持。 SPOOLing系統(tǒng)主要有以下 三部分（如下圖所示）： 1. 輸入井和輸出井 在磁盤上開辟的兩個(gè)大的存儲(chǔ)空間。 ? 輸入井模擬脫機(jī)輸入時(shí)的磁盤，用于收容 I/O設(shè)備輸入的數(shù)據(jù) ? 輸出井模擬脫機(jī)輸出時(shí)的磁盤，用于收容用戶程序的輸出數(shù)據(jù) SPOOLing技術(shù) 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 2. 輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū) 在內(nèi)存中開辟兩個(gè)緩沖區(qū)：輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū) ? 輸入緩沖區(qū)用于暫存由輸入設(shè)備送來的數(shù)據(jù)，再傳送到輸入井 ? 輸出緩沖區(qū)用于暫存從輸出井送來的數(shù)據(jù)，再傳送給輸出設(shè)備 3. 輸入進(jìn)程 SPi和輸出進(jìn)程 SPo ? 進(jìn)程 SPi 模擬脫機(jī)輸入時(shí)的外圍控制機(jī)，將用戶要求的數(shù)據(jù)從輸入機(jī)通 過輸入緩沖區(qū)再送到輸入井。當(dāng) CPU需要輸入數(shù)據(jù)時(shí)，直接從輸入 井讀入內(nèi)存。 ? 進(jìn)程 SPo 進(jìn)程模擬脫機(jī)輸出時(shí)的外圍控制機(jī)，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(shè)備空閑時(shí)，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(shè)備上。 SPOOLing技術(shù) 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 三． 共享打印機(jī) 打印機(jī)是獨(dú)享設(shè)備。但是通過 SPOOLing技術(shù)，可以將它改 造為一臺(tái)可供多個(gè)用戶共享的設(shè)備。共享打印機(jī)技術(shù)已被廣泛 地用于多用戶系統(tǒng)和局域網(wǎng)絡(luò)。 當(dāng)用戶進(jìn)程請(qǐng)求打印輸出時(shí)： ，將要打印的數(shù)據(jù)以文件的形式存放于此。 ，將打印要求填入其中，并將掛到請(qǐng)求打印隊(duì)列中。 ，輸出進(jìn)程將打印請(qǐng)求隊(duì)列的隊(duì)首取下打印表，根據(jù)要求將打印數(shù)據(jù)通過輸出緩沖區(qū)送給打印機(jī)去打印 SPOOLing技術(shù) 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 四． SPOOLing系統(tǒng)的特點(diǎn) 1. 提高 I/O的速度 從對(duì)低速 I/O設(shè)備進(jìn)行的 I/O操作變?yōu)閷?duì)輸入井或輸出井的操作 , 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. 將獨(dú)占設(shè)備改造為共享設(shè)備 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(chǔ)區(qū)和建立一張 I/O請(qǐng)求表 . 3. 實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備的功能 多個(gè)進(jìn)程同時(shí)使用一獨(dú)享設(shè)備 ,而對(duì)每一進(jìn)程而言 ,都認(rèn)為自己獨(dú) 占一設(shè)備 ,不過 ,該設(shè)備是邏輯上的設(shè)備 . SPOOLing技術(shù) 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的功能和特點(diǎn) 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的處理過程 中斷處理程序的處理過程 設(shè)備處理 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 一． 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的特點(diǎn) 與一般的應(yīng)用程序及系統(tǒng)程序有明顯的差異： 1. 是一個(gè)請(qǐng)求 I/O進(jìn)程與設(shè)備控制器之間的一個(gè)通信程序 2. 驅(qū)動(dòng)程序與 I/O設(shè)備的特性緊密相關(guān) 3. 驅(qū)動(dòng)程序與 I/O控制方式緊密相關(guān) 4. 驅(qū)動(dòng)程序與硬件緊密相關(guān) 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的功能和特點(diǎn) 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 二． 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的功能 1. 接收上層軟件發(fā)來的抽象要求 （ 如 read命令等 ） ， 再 把它轉(zhuǎn)換成具體要求 。 2. 檢查用戶 I/O請(qǐng)求的合法性 ， 了解 I/O設(shè)備的狀態(tài) ， 設(shè) 置工作方式 。 3. 由驅(qū)動(dòng)程序向設(shè)備控制器發(fā)出 I/O命令 ， 啟動(dòng)分配到的 I/O設(shè)備 ， 完成指定的 I/O操作 ， 自己阻塞 ， 而 CPU可干別的 事 。 4. 及時(shí)響應(yīng)由控制器或通道發(fā)來的中斷請(qǐng)求 ， 并根據(jù)其 中斷調(diào)用相應(yīng)的中斷處理程序進(jìn)行處理 。 5. 對(duì)于設(shè)置有通道的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) ， 驅(qū)動(dòng)程序還應(yīng)能夠根 據(jù)用戶的 I/O請(qǐng)求 ， 自動(dòng)地構(gòu)成通道程序 。 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的功能和特點(diǎn) 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 三． 設(shè)備處理方式 根據(jù)在設(shè)備處理時(shí)是否設(shè)置進(jìn)程 ， 以及設(shè)置什么樣的進(jìn)程 ， 設(shè)備處 理方式可分為以下三類： 1. 為每一類設(shè)備設(shè)置一個(gè) I/O進(jìn)程 它專門執(zhí)行這類設(shè)備的 I/O操作。比如為所有的交互終端設(shè)置一個(gè)交互式 終端進(jìn)程。 2. 整個(gè)系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè) I/O進(jìn)程 全面負(fù)責(zé)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送工作， I/O請(qǐng)求處理模塊，設(shè)備分配模塊 以及緩沖器管理模塊和中斷原因分析、中斷處理模塊和后述的設(shè)備驅(qū)動(dòng) 模塊都是 I/O進(jìn)程的一部分。由于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)備十分復(fù)雜， I/O負(fù) 擔(dān)很重，因此，又可把 I/O進(jìn)程分為輸入進(jìn)程和輸出進(jìn)程。 3. 不設(shè)置專門的設(shè)備處理進(jìn)程 而是只為各類設(shè)備設(shè)置相應(yīng)的設(shè)備處理程序，供用戶進(jìn)程和系統(tǒng)進(jìn)程調(diào) 用。 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的功能和特點(diǎn) 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 在設(shè)備控制器控制下， I/O設(shè)備完成了 I/O操作后，控制器 （或通道）便向 CPU發(fā)出一中斷請(qǐng)求， CPU響應(yīng)后便轉(zhuǎn)向中斷處 理程序，中斷處理程序大致包含以下幾步： 1. 當(dāng)中斷處理程序開始執(zhí)行時(shí)，都必須去喚醒阻塞的驅(qū)動(dòng)（程序）進(jìn)程。在采用信號(hào)量機(jī)制時(shí)，可通過執(zhí)行 V操作，將處于阻塞狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)（程序）進(jìn)程喚醒。 2. 保護(hù)被中斷進(jìn)程的 CPU現(xiàn)場(chǎng)。 3. 分析中斷原因，轉(zhuǎn)入相應(yīng)的設(shè)備中斷處理程序。 4. 進(jìn)程中斷處理，判別此次 I/O完成是正常結(jié)束中斷還是異常結(jié)束中斷，分別作相應(yīng)處理。 5. 恢復(fù)被中斷進(jìn)程或由調(diào)度程序選中的進(jìn)程的 CPU的現(xiàn)場(chǎng) 6. 返回被中斷的進(jìn)程，或進(jìn)入新選中的進(jìn)程繼續(xù)運(yùn)行。 中斷處理程序的處理過程 華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系 一． 設(shè)備無關(guān)性的基本含義是什么？ 二． 什么是字符設(shè)備和塊設(shè)備？基本特征是什么？ 三． 有哪幾種 I/O控制方式？基本原理是什么？ 四． 單緩存和雙緩存下，數(shù)據(jù)的處理時(shí)間是什么？ 五． 說明 SPOOLing系統(tǒng)的組成與工作原理。 作業(yè) 演講完畢，謝謝觀看！