【正文】 (2) 檢查用戶(hù) I/O請(qǐng)求的合法性 , 設(shè)置設(shè)備的工作方式。 3. RAID的優(yōu)點(diǎn) 可靠性高、磁盤(pán)的訪問(wèn)速度高、性能 /價(jià)格比高。 2. 廉價(jià)磁盤(pán)冗余陣列 (Redundant Array of Inexpensive Disk) 為提高磁盤(pán)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的可靠性 ,采用冗余存儲(chǔ) 。但采用線性鏈表來(lái)組織空閑塊時(shí)比較困難 , 此時(shí) , 將同一磁道的若干個(gè)盤(pán)塊組織成一簇 , 以簇為單位進(jìn)行分配 , 可減少磁頭的平均移動(dòng)距離。 4. 周期性地寫(xiě)回磁盤(pán) 根據(jù) LRU算法 ,經(jīng)常訪問(wèn)的盤(pán)塊可能長(zhǎng)期不被回寫(xiě) ,可能導(dǎo)致丟失數(shù)據(jù) , 可采用周期性 (幾十秒 )地寫(xiě)回磁盤(pán)。如此反復(fù) , 公平合理。 18 38 39 55 58 80 90 150 160 184 5. NStepSCAN 和 FSCAN算法 (1) 磁臂粘著現(xiàn)象 :進(jìn)程對(duì)某一磁道反復(fù)訪問(wèn) , 從而壟斷了整個(gè)磁盤(pán) , 引起磁臂粘著 (2) NStepSCAN 和 FSCAN算法 : 將磁盤(pán)請(qǐng)求隊(duì)列按請(qǐng)求順序分為多個(gè) (或 2個(gè) )長(zhǎng)度為 N的子隊(duì)列 , 每個(gè)子隊(duì)列用 SCAN算法 。當(dāng)有訪問(wèn)請(qǐng)求時(shí) , 磁頭按一個(gè)方向移動(dòng) , 在移動(dòng)過(guò)程中對(duì)遇到的訪問(wèn)請(qǐng)求進(jìn)行服務(wù) , 然后 , 判斷該方向上是否還有訪問(wèn)請(qǐng)求 ,如果有則繼續(xù)掃描 。 4. 磁盤(pán)訪問(wèn)時(shí)間（ Ta) ? 尋道時(shí)間 Ts: 把磁頭移動(dòng)定位到指定磁道 所經(jīng)歷的時(shí)間 , 啟動(dòng)時(shí)間 s與移動(dòng) n條磁道時(shí)間之和 Ts=m?n+s 一般為 5~30ms ? 旋轉(zhuǎn)時(shí)間 Tr 等待指定 扇區(qū) 旋轉(zhuǎn) 移動(dòng)到磁頭下面所經(jīng)歷的時(shí)間 5400r/min=90r/sec的硬盤(pán) :平均 Tr=1/2r= ? 傳輸時(shí)間 Tt 從磁盤(pán)到內(nèi)存讀寫(xiě)數(shù)據(jù)實(shí)際經(jīng)歷的 時(shí)間 : Tt=b/rN 其中 b為讀寫(xiě)字節(jié)數(shù) ,N為一條磁道總字節(jié)數(shù) 訪問(wèn)時(shí)間 :Ta= Ts+1/2r+b/rN 主要與 Ts有關(guān) 磁盤(pán)調(diào)度 當(dāng)多個(gè)進(jìn)程都需要訪問(wèn)磁盤(pán)時(shí) , 訪盤(pán)請(qǐng)求在等待 , 應(yīng)采用一定的策略 , 對(duì)這些請(qǐng)求的服務(wù)順序調(diào)整安排 ,旨在降低平均磁盤(pán)服務(wù)時(shí)間 , 達(dá)到公平、高效。 物理地址形式 : 磁頭號(hào) (盤(pán)面號(hào) )、磁道號(hào) (柱面號(hào) )、扇區(qū)號(hào) 磁盤(pán)格式化的一種形式： p172圖 522 每個(gè)物理扇區(qū) 600個(gè)字節(jié)包含： 標(biāo)識(shí)符字段 數(shù)據(jù)字段 Track: 磁道號(hào) Gap: 為間隙 Head: 磁頭號(hào) Synch: 為定界符 Sector: 扇區(qū)號(hào) CRC: 用于校驗(yàn) Gap ID Field Gap Data Field Gap 17 7 41 515 20 Synch Track Head Sector CRC 1 2 1 1 2 Synch Data CRC 1 512 2 3. 磁盤(pán)類(lèi)型： 磁盤(pán)分為硬盤(pán)和軟盤(pán) , 單片盤(pán)和多片盤(pán) , 固定頭磁盤(pán)和移動(dòng)頭磁盤(pán)等。 在設(shè)備控制器的控制下 , 設(shè)備 完成 I/O操作后 , 設(shè)備控制器便向 CPU發(fā)出一個(gè) 中斷請(qǐng)求 。 1. 將抽象的要求轉(zhuǎn)化為具體的要求 如 :將邏輯盤(pán)塊號(hào)轉(zhuǎn)換為具體的盤(pán)面、磁道和扇區(qū) 2. 檢查 I/O請(qǐng)求的合法性 如 :打印機(jī)請(qǐng)求讀 , 以讀方式打開(kāi)磁盤(pán)后請(qǐng)求寫(xiě) 3. 讀出并檢查設(shè)備的狀態(tài) 如 :讀并查狀態(tài)是否為就緒 , 確定啟動(dòng)控制器或等待 4. 傳送必要的參數(shù) 如 :啟動(dòng)磁盤(pán) , 先將字節(jié)數(shù)和內(nèi)存起始地址送控制器 5. 工作方式的設(shè)置 如 :異步通信 , 先設(shè)置波特率、校驗(yàn)方式、停止位等 6. 啟動(dòng) I/O設(shè)備 :向控制器發(fā)送控制命令 , 將自己 阻塞 進(jìn)入睡眠狀態(tài)。 3. 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的特點(diǎn) (1) 驅(qū)動(dòng)程序主要是在請(qǐng)求 I/O的進(jìn)程與設(shè)備控制器之間的一個(gè)通信程序。 (5) 對(duì)于設(shè)置通道的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) , 驅(qū)動(dòng)程序還應(yīng)能夠根據(jù)用戶(hù)的 I/O請(qǐng)求 , 自動(dòng)地構(gòu)造通道程序。 設(shè)備處理 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的功能和特點(diǎn) (1) 將接受到的抽象 (邏輯 )要求轉(zhuǎn)化為具體 (物理 )要求。 SPOOLing系統(tǒng)特點(diǎn) ? 提高了 I/O速度 , 緩和 CPU高速與 I/O慢速的矛盾。 (3) 分配通道 : 在 COCT中找到與之連結(jié)的通道控制表CHCT, 再根據(jù) CHCT中的狀態(tài)字忙否執(zhí)行等待或分配通道。檢測(cè)狀態(tài) I/O結(jié)束時(shí)喚醒服務(wù)子程序 執(zhí)行 I/O操作 中斷處理程序 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 設(shè)備無(wú)關(guān)軟件 I/O應(yīng)答 I/O請(qǐng)求 用戶(hù)進(jìn)程 硬件 (1) 邏輯設(shè)備表 (LUT) 邏輯設(shè)備名 物理設(shè)備名 驅(qū)動(dòng)程序入口地址 /dev/tty 3 1024 /dev/print 5 2048 (2) 邏輯設(shè)備表的設(shè)置 ? 整個(gè)系統(tǒng)只設(shè)一張 LUT不允許有相同的邏輯設(shè)備名 , 用在單用戶(hù)系統(tǒng)中。保護(hù) 。 如對(duì)各種設(shè)備的讀操作都使用 read。 (Device Independence) 為了提高 OS的可適應(yīng)性和可擴(kuò)展性 , 現(xiàn)代 OS都實(shí)現(xiàn)了設(shè)備獨(dú)立性 (設(shè)備無(wú)關(guān)性 ), 引入了邏輯設(shè)備和物理設(shè)備兩個(gè)概念 ,使應(yīng)用程序用邏輯設(shè)備名來(lái)請(qǐng)求某類(lèi)設(shè)備 , 獨(dú)立于具體的物理設(shè)備。 end 設(shè)備分配 多道程序環(huán)境下 用戶(hù)進(jìn)程提出 I/O請(qǐng)求，設(shè)備分配程序按一定策略把用戶(hù)所需的設(shè)備分配給用戶(hù)進(jìn)程 。 end Procedure Putbuf(q,buf)。 從 q隊(duì)列頭摘下緩沖區(qū) buf begin Wait(RS(q))。 當(dāng)輸入進(jìn)程把緩沖區(qū)裝滿(mǎn)時(shí) , 也應(yīng)調(diào)用 Releasebuf()過(guò)程 , 將該空緩沖區(qū)釋放 , 將其狀態(tài)該為 G。 可將多個(gè)緩沖組成循環(huán)形式。 (Doubel Buffer) 為了加快 I/O速度提高設(shè)備利用率 ,又引入了雙緩沖機(jī)制 (緩沖對(duì)換 Buffer Swapping)。數(shù)據(jù)多路通道實(shí)際上是對(duì)通道程序采用多道程序設(shè)計(jì)的硬件實(shí)現(xiàn) 交叉連接 緩沖技術(shù) 1. 緩沖技術(shù)的引入 凡是數(shù)據(jù)到達(dá)和離去速度不匹配的地方均可采用緩沖技術(shù)。選擇通道在一段時(shí)間內(nèi)只能執(zhí)行一個(gè)通道程序，只允許一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)這臺(tái)設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸完成后，再選擇與通道連接的另一臺(tái)設(shè)備，執(zhí)行它的相應(yīng)的通道程序 ? 主要連接磁盤(pán)，磁帶等高速 I/O設(shè)備 ? 可連接多臺(tái)高速塊設(shè)備 , 但由于只含有一個(gè)分配型 子通道 , 當(dāng)某臺(tái)設(shè)備占用 了該通道 , 便由它獨(dú)占 , 直到用完釋放為止 , 顯然它的利用率低。 特點(diǎn)： ? 主要連接以字節(jié)為單位的低速 I/O設(shè)備。 ：通道是獨(dú)立于 CPU的專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)輸入 /輸出傳輸工作的處理機(jī)，對(duì)外部設(shè)備實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，代替 CPU對(duì)輸入 /輸出操作進(jìn)行控制，從而使輸入、輸出操作可與 CPU并行操作。 而 DMA方式的數(shù)據(jù)傳送到存儲(chǔ)器則不經(jīng)過(guò) CPU , 由DMA控制器直接完成。 ? 傳送完畢 , 發(fā)出中斷信號(hào)。 DMA控制器的組成 1) 主機(jī)與 DMA控制器的接口 數(shù)據(jù)寄存器 (DR) 內(nèi)存地址寄存器 (MAR) 數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器 (DC) 命令 /狀態(tài)寄存器 (CR) 2) DMA控制器與塊設(shè)備的接口 3) I/O控制邏輯 DR MAR DC CR I/O 控 制 邏 輯 塊設(shè)備接口 控制器與 內(nèi)存 CPU cout DMA方式從磁盤(pán)讀入數(shù)據(jù)塊的工作流程 : CPU將讀命令發(fā)送到控制器的