【正文】 不忙 不安全 安全 不忙 忙 忙 不忙 進程 P提出所需的 I/O設備 根據(jù)物理設備名 ， 從 SDT中找出該設備的 DCT 由 DCT的設備狀態(tài)字段 ， 檢查該設備是否忙 ？ 將該進程的 PCB插入到 該設備的等待隊列中 檢查本次設備分配是否安全性 ？ 將此設備分配給該進程 從其 DCT中找出與該設備連接的控制器的 COCT， 檢查該控制器是否忙 ？ 將該進程的 PCB插入到 該控制器的的等待隊列中 將該控制器分配給進程 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 ？ 將該進程的 PCB插入到 該通道的的等待隊列中 將該通道分配給進程 至此，設備、控制器和通道三者都已分配成功 啟動 I/O設備，進行具體的 I/O操作 設備分配程序 華北電力大學計算機系 早期批處理系統(tǒng)中使用的虛擬技術是以脫機方式 工作的。 當多道程序設計的分時系統(tǒng)出現(xiàn)后，可以將一臺 主機虛擬為多臺共享主機，也可以將一臺獨占設備改 造成可以共享的虛擬設備。 SPOOLing技術 輸入帶 衛(wèi) 星 機 打印機 卡片輸入機 主機 輸出帶 華北電力大學計算機系 一． 什么是 SPOOLing技術 當多道程序程序技術出現(xiàn)后 ， 就可以利用一道程序 ， 來 模擬脫機輸入時的外圍控制機的功能 ， 即把低速 I/O設備上的 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輸出時 外圍控制機的功能 ， 即把數(shù)據(jù)從磁盤傳送到低速 I/O設備上 。 這樣 ， 便在主機的直接控制下 ， 實現(xiàn)脫機輸入 、 輸出功 能 。 所以 ， 我們把這種在聯(lián)機情況下實現(xiàn)的同時與外圍設備 聯(lián)機操作的技術稱為 SPOOLing（ Simultaneous Peripheral Operation On Line） ， 外部設備聯(lián)機并行操作 ， 或稱為假脫 機技術 。 SPOOLing技術 華北電力大學計算機系 二． SPOOLing系統(tǒng)的組成 SPOOLing系統(tǒng)是對脫機輸入、輸出工作的模擬，它必須 有高速隨機外存（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 輸入設備 輸出設備 SPOOLing技術 輸入進程 SPi輸出進程 SPo 輸入緩沖區(qū) 輸出緩沖區(qū) 輸入井 輸出井 華北電力大學計算機系 二． SPOOLing系統(tǒng)的組成 SPOOLing系統(tǒng)是對脫機輸入、輸出工作的模擬，它必須 有高速隨機外存（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大的存儲空間。 ? 輸入井模擬脫機輸入時的磁盤，用于收容 I/O設備輸入的數(shù)據(jù) ? 輸出井模擬脫機輸出時的磁盤，用于收容用戶程序的輸出數(shù)據(jù) SPOOLing技術 華北電力大學計算機系 2. 輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū) 在內(nèi)存中開辟兩個緩沖區(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)，再傳送給輸出設備 3. 輸入進程 SPi和輸出進程 SPo ? 進程 SPi 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。 ? 進程 SPo 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。 SPOOLing技術 華北電力大學計算機系 三． 共享打印機 打印機是獨享設備。但是通過 SPOOLing技術，可以將它改 造為一臺可供多個用戶共享的設備。共享打印機技術已被廣泛 地用于多用戶系統(tǒng)和局域網(wǎng)絡。 當用戶進程請求打印輸出時： ，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，并將掛到請求打印隊列中。 ，輸出進程將打印請求隊列的隊首取下打印表，根據(jù)要求將打印數(shù)據(jù)通過輸出緩沖區(qū)送給打印機去打印 SPOOLing技術 華北電力大學計算機系 四． SPOOLing系統(tǒng)的特點 1. 提高 I/O的速度 從對低速 I/O設備進行的 I/O操作變?yōu)閷斎刖蜉敵鼍牟僮?, 如同脫機操作一樣 ,提高了 I/O速度 ,緩和了 CPU與低速 I/O設備速度不匹 配的矛盾 . 2. 將獨占設備改造為共享設備 設備并沒有分配給任何進程 .在輸入井或輸出井中 ,分配給進程的 是一存儲區(qū)和建立一張 I/O請求表 . 3. 實現(xiàn)虛擬設備的功能 多個進程同時使用一獨享設備 ,而對每一進程而言 ,都認為自己獨 占一設備 ,不過 ,該設備是邏輯上的設備 . SPOOLing技術 華北電力大學計算機系 設備驅(qū)動程序的功能和特點 設備驅(qū)動程序的處理過程 中斷處理程序的處理過程 設備處理 華北電力大學計算機系 一． 設備驅(qū)動程序的特點 與一般的應用程序及系統(tǒng)程序有明顯的差異： 1. 是一個請求 I/O進程與設備控制器之間的一個通信程序 2. 驅(qū)動程序與 I/O設備的特性緊密相關 3. 驅(qū)動程序與 I/O控制方式緊密相關 4. 驅(qū)動程序與硬件緊密相關 設備驅(qū)動程序的功能和特點 華北電力大學計算機系 二． 設備驅(qū)動程序的功能 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請求的合法性 ， 了解 I/O設備的狀態(tài) ， 設 置工作方式 。 3. 由驅(qū)動程序向設備控制器發(fā)出 I/O命令 ， 啟動分配到的 I/O設備 ， 完成指定的 I/O操作 ， 自己阻塞 ， 而 CPU可干別的 事 。 4. 及時響應由控制器或通道發(fā)來的中斷請求 ， 并根據(jù)其 中斷調(diào)用相應的中斷處理程序進行處理 。 5. 對于設置有通道的計算機系統(tǒng) ， 驅(qū)動程序還應能夠根 據(jù)用戶的 I/O請求 ， 自動地構(gòu)成通道程序 。 設備驅(qū)動程序的功能和特點 華北電力大學計算機系 三． 設備處理方式 根據(jù)在設備處理時是否設置進程 ， 以及設置什么樣的進程 ， 設備處 理方式可分為以下三類： 1. 為每一類設備設置一個 I/O進程 它專門執(zhí)行這類設備的 I/O操作。比如為所有的交互終端設置一個交互式 終端進程。 2. 整個系統(tǒng)中設置一個 I/O進程 全面負責系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送工作， I/O請求處理模塊，設備分配模塊 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備驅(qū)動 模塊都是 I/O進程的一部分。由于現(xiàn)代計算機系統(tǒng)設備十分復雜， I/O負 擔很重，因此，又可把 I/O進程分為輸入進程和輸出進程。 3. 不設置專門的設備處理進程 而是只為各類設備設置相應的設備處理程序，供用戶進程和系統(tǒng)進程調(diào) 用。 設備驅(qū)動程序的功能和特點 華北電力大學計算機系 在設備控制器控制下， I/O設備完成了 I/O操作后，控制器 （或通道）便向 CPU發(fā)出一中斷請求， CPU響應后便轉(zhuǎn)向中斷處 理程序，中斷處理程序大致包含以下幾步： 1. 當中斷處理程序開始執(zhí)行時，都必須去喚醒阻塞的驅(qū)動（程序）進程。在采用信號量機制時，可通過執(zhí)行 V操作，將處于阻塞狀態(tài)的驅(qū)動（程序）進程喚醒。 2. 保護被中斷進程的 CPU現(xiàn)場。 3. 分析中斷原因，轉(zhuǎn)入相應的設備中斷處理程序。 4. 進程中斷處理，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，分別作相應處理。 5. 恢復被中斷進程或由調(diào)度程序選中的進程的 CPU的現(xiàn)場 6. 返回被中斷的進程，或進入新選中的進程繼續(xù)運行。 中斷處理程序的處理過程 華北電力大學計算機系 一． 設備無關性的基本含義是什么？ 二． 什么是字符設備和塊設備？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！