【正文】 4. 周期性地寫回磁盤 根據(jù) LRU算法 ,經(jīng)常訪問的盤塊可能長期不被回寫 ,可能導致丟失數(shù)據(jù) , 可采用周期性 (幾十秒 )地寫回磁盤。如此反復 , 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 :進程對某一磁道反復訪問 , 從而壟斷了整個磁盤 , 引起磁臂粘著 (2) NStepSCAN 和 FSCAN算法 : 將磁盤請求隊列按請求順序分為多個 (或 2個 )長度為 N的子隊列 , 每個子隊列用 SCAN算法 。當有訪問請求時 , 磁頭按一個方向移動 , 在移動過程中對遇到的訪問請求進行服務 , 然后 , 判斷該方向上是否還有訪問請求 ,如果有則繼續(xù)掃描 。4. 磁盤訪問時間（ Ta)? 尋道時間 Ts: 把磁頭移動定位到指定磁道 所經(jīng)歷的時間 , 啟動時間 s與移動 n條磁道時間之和 Ts=m?n+s 一般為 5~30ms? 旋轉時間 Tr 等待指定 扇區(qū) 旋轉 移動到磁頭下面所經(jīng)歷的時間 5400r/min=90r/sec的硬盤 :平均 Tr=1/2r=? 傳輸時間 Tt 從磁盤到內存讀寫數(shù)據(jù)實際經(jīng)歷的 時間 : Tt=b/rN 其中 b為 讀寫字節(jié)數(shù) N為一條磁道總字節(jié)數(shù) 訪問時間 :Ta= Ts+1/2r+b/rN 主要與 Ts有關 磁盤調度 當多個進程都需要訪問磁盤時 , 訪盤請求在等待 , 應采用一定的策略 , 對這些請求的服務順序調整安排 ,旨在降低平均磁盤服務時間 , 達到公平、高效。TrackSectorTop View of a SurfaceRotating StorageCylinderPlattersR/W HeadsNote: Parallel Read/Write DrivesActivate All Heads SimultaneouslySurface LayoutSpindleSurfaceTracksTrack kSectorsGapsAdapted from: Computer Systems: A Programmer’s PerspectivePlatter ViewSurface 0Surface 1Surface 2Surface 3Surface 4Surface 5Cylinder kSpindlePlatter 0Platter 1Platter 2Adapted from: Computer Systems: A Programmer’s PerspectiveDisk in ActionSpindle物理地址形式 : 磁頭號 (盤面號 )、磁道號 (柱面號 )、扇區(qū)號 磁盤格式化的一種形式： p172圖 522每個物理扇區(qū) 600個字節(jié)包含： 標識符字段 數(shù)據(jù)字段 Track: 磁道號 Gap: 為間隙 Head: 磁頭號 Synch: 為定界符 Sector: 扇區(qū)號 CRC: 用于校驗 Gap ID Field Gap Data Field Gap 17 7 41 515 20Synch Track Head Sector CRC 1 2 1 1 2Synch Data CRC 1 512 23. 磁盤類型： 磁盤分為硬盤和軟盤 , 單片盤和多片盤 , 固定頭磁盤和移動頭磁盤等。5. 返回所寫字節(jié)的數(shù)量。3. 調用 disable_irq()來禁止 IRQ5的中斷處理 , 讀取 mouse數(shù)據(jù)結構中所存放的值 。? 向 0x23e控制寄存器中寫入 0來重新啟用鼠標中斷 (鼠標中 斷每次發(fā)生時 ,鼠標設備都會自動將其禁用 )mouse_interrupt( )函數(shù) 進程要讀取 /dev/logibm 文件的內容才能獲得鼠標的狀態(tài) 。?向 0x23e控制寄存器中寫入 0，從而啟用總線鼠標中斷 (總線鼠標使用從 0x23c到 0x23f的 I/O端口 )。? 最終結果是 , 該文件的 f_op域指向 bus_mouse_fops表， 并調用 open_mouse( )函數(shù)?檢查總線鼠標是否被連接。 如打印機用 lp_open()打開。二、設備驅動程序的框架1. 驅動程序的注冊與注銷? 系統(tǒng)引導時 , 通過 sys_setup()進行系統(tǒng)初始化。?用驅動程序的 read() 函數(shù)或 request() 函數(shù)，將完成輸入 /輸出的指令送給設備控制器，現(xiàn)在設備驅動程序等待操作的發(fā)生。 /*用來檢查設備介質 (如軟盤 ) 是否自上次操作后發(fā)生了變化 ,僅用于塊設備 */ revalidate()。6. 設備驅動程序接口 I/O子系統(tǒng)向內核其它部分提供了統(tǒng)一標準的設備接口 , 通過 結構 file_operations實現(xiàn)。?塊設備 : 隨機訪問 , 使用緩沖技術。? 總線定義了設備之間進行通訊的協(xié)議；? 遵循同一種協(xié)議的硬件可在同一條 總線上協(xié)調工作。 popf 6. Return to dispatcher Process ? KernelReturn addressebpeflagsediesiebpebxedxecxeaxPCBkernel_sppcbspeflagsCSeipediesiebpebxedxecxeaxpushfpushamovl %esp, kernel_sp…movl pcbsp, %esppopairetstack pointerpusha…movl %esp, pcbspmovl kernel_sp, %esppopapopf Linux設備管理? 提供一個統(tǒng)一而簡單的 I/O系統(tǒng)調用接口。CPU響應轉向 中斷處理程序喚醒 相應的設備驅動進程。(4) 有些驅動程序固化在 ROM上。一旦被喚醒，它可以很快搶占處理機投入運行 I/O進程開始運行后，首先關閉中斷，然后用 receive去接收消息。2. 設備處理方式 (1) 為每類設備設置一個 I/O進程。(2) 檢查用戶 I/O請求的合法性 , 讀出和檢查 I/O設備的狀態(tài) , 傳遞有關參數(shù) , 設置設備的工作方式。? 將獨占設備改造為共享設備。y = f(x). . .Overlapping CPU Execution with I/OLogicallyEquivalent? Read Must Wait for Completion? Else, y=f(x)Could Use Old Value of x in Call SPOOLing 技術Simultaneous Peripheral Operations OnLine? 脫機輸入輸出是利用外圍機脫機進行 I/O操作。Dataread functionwrite functionDevice ControllerCommand Status DataHardware InterfaceSystem Interface12 3 45Direct I/O with Polling (Read)Interrupt Driven I/O (Read)read(device, …)。 return。(2) 分配控制器 : 分到設備后 ,再到 DCT中找出與之連結的控制器控制表 COCT,再根據(jù) COCT中的狀態(tài)字忙否執(zhí)行等待或分配控制器。 out(device, 9)。 Code for d = a 100 load R4,=100 subtract R3,R4 store R3,dAssembly Language10111001001100…110111001010000…010100111001100…010111010001100…110111001010000…010100110001100…010111001101100…1Machine Languageload(block, length, device)。. . .a = b + c。對各種設備的寫操作都使用 write。阻塞建立設備寄存器 。格式化 I/O命名 。進程推進速度塊。 Signal(MS(q)) Signal(RS(q))。 Signal(MS(q))。 從某隊列上取下來操作完后再掛到另一隊列上 緩沖池中的隊列是臨界資源要考慮互斥與同步提取輸出收容輸入 提取輸入收容輸出緩沖池hin sinsout hout用戶程序empinqout收容輸入的工作方式 :當輸入進程需要輸入數(shù)據(jù)時(1)調用 Getbuf(emp,hin)過程 , 從 emp隊列首摘下空緩 沖區(qū)作為收容輸入工作緩沖區(qū) hin(2) 把數(shù)據(jù)輸入到工作緩沖區(qū) hin(3) 調用 Putbuf(inq,hin),將 hin掛到 inq隊列尾提取輸入工作方式： 當計算進程需要提取輸入數(shù)據(jù)時(1) 調用 Getbuf(inq, sin)過程 ,從 inq隊列頭摘下緩沖區(qū) 作為提取輸入工作緩沖區(qū) sin計算進程從工作緩沖區(qū) sin中提取數(shù)據(jù)調用 Putbuf(emp,sin), 將 sin掛在 emp隊列尾Procedure Getbuf(q,buf)。當計算進程把當前緩沖區(qū) C中的數(shù)據(jù)提取完時 , 調用Releasebuf()過程 , 將該空緩沖區(qū)釋放 , 將其狀態(tài)該為 R。3. 循環(huán)緩沖 I/O進程和計算進程對緩沖區(qū)的使用相當于生產(chǎn)者消費者問題 , 當兩者之間速度基本相匹配時 ,雙緩沖能獲得較好的效果 , 但兩者之間速度變化很大相差很遠時效果不理想 。T1M1C1T2M2C2T3M3C3T4工作區(qū) 緩沖區(qū) 輸入 (T)傳送 (M) I/O設備處理 (C)用戶進程 字符設備輸入輸出時 , 緩沖區(qū)用于暫存一行數(shù)據(jù)。?以 ISA（或 PCI）總線的 DMA為例，說明DMA的工作過程。? DMA方式由控制器的 I/O控制邏輯來執(zhí)行讀、寫等 I/O操作 , 只能傳送一個連續(xù)的數(shù)據(jù)塊。? CPU提供命令被讀塊磁盤地址目標存儲地址待讀取字節(jié)數(shù)DMA工作示例(以硬盤為例 )? CPU發(fā)出命令后去處理其它任務。 而 DMA方式則是在所要求傳送的數(shù)據(jù)塊全部傳送到內存結束時 , 發(fā)中斷請求 , CPU進行中斷處理。? 中斷處理結束 , CPU返回原進程或切換到新的進程。? 發(fā)出傳輸要求進程進入等待狀態(tài) ,其他進程占據(jù) CPU。? 數(shù)據(jù)是直接在設備 ─ 內存之間傳送的。? 為正在給 IRQ 線服務的 PIC 發(fā)送一個應答 , 這將允許 PIC 進一步發(fā)出中斷。 通過調用函數(shù) request_irq( )將其中斷信息添加到結構為 irqaction 的數(shù)組中 , 從而使中斷號和中斷服務子程序聯(lián)系起來。 d. 等待 , 收到 CPU發(fā)出中斷應答信號 , 將中斷向量放到數(shù)據(jù)線上，清 INTR線。 P152 圖 57(b)CPU?I/OI/O ?CPUI/O ?CPUCPU ?內存向 I/O控制器發(fā)讀命令啟動輸入機讀 I/O控制器狀態(tài)檢查狀態(tài)就緒出錯從 I/O控制器中讀字向存儲器中寫字P152 圖 57(b)完成？NY下條指令從 輸入機讀字到 控制器數(shù)據(jù)寄存器CPU作其它事響應中斷中斷請求中斷控制器執(zhí)行的操作1. 監(jiān)視 IRQ線 , 檢查出現(xiàn)的中斷信號。 設備控制器 便按該指令的要求去控制指定的 I/O設備。主模塊得到總線控制權后尋址從模塊，從模塊確認后進行數(shù)據(jù)傳送?？偩€操作? 總線一個操作過程是完成兩個模塊之間傳送信息，啟動操作過程的是主模塊，另外一個是從模塊。位?？刂瓶偩€（ When ）：提供系統(tǒng)操作所必需的控制信號，對操作過程進行控制與定時。地址總線的位數(shù)決定了存儲空間的大小。 是微處理器芯片對外引線信號的延伸或映射是微處理器芯片對外引線信號的延伸或映射，是微處理器與片外存儲器及，是微處理器與片外存儲器及 I/0接口傳輸信息接口傳輸信息