【正文】 (3) 發(fā)出 I/O命令 (4) 及時響應(yīng)由控制器或通道發(fā)來的中斷請求 (5) 對有通道系統(tǒng) , 能根據(jù) I/O請求 , 自動地構(gòu)造通道程序 15. 設(shè)備驅(qū)動程序的處理過程 (1) 將抽象的要求轉(zhuǎn)化為具體的要求 (2) 檢查 I/O請求的合法性、 讀出并檢查設(shè)備的狀態(tài) (3) 傳送必要的參數(shù)、設(shè)置工作方式 (4) 向控制器發(fā)送控制命令啟動 I/O設(shè)備 , 將自己 阻塞 (5) 完成 I/O后 , CPU響應(yīng) 中斷喚醒 相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動進程 16. 磁盤存取時間 尋道時間 Ts、 旋轉(zhuǎn)時間 Tr、傳輸時間 Tt 17. 磁盤調(diào)度算法 先來先服務(wù) FCFS、最短尋道時間優(yōu)先 SSTF 掃描算法 SCAN電梯調(diào)度算法、 循環(huán)掃描 (CSCAN) NStepSCAN: 分為多個長度為 N的子隊列 FSCAN算法 : 分 2個子隊列 (當前和另一隊列長度不定 ) 18. 磁盤高速緩存 形式 :專用 開辟固定專用區(qū) , 共享 與請求分頁系統(tǒng)共享 數(shù)據(jù)交付方式 : 數(shù)據(jù)交付、指針交付 置換算法 : 最近最久未用 LRU算法 (多用 ) 最近未用 NRU算法和最少使用 LFU算法。 數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)緩沖、差錯控制 4. Unix用設(shè)備文件表示 I/O設(shè)備 主要屬性 : 文件名、類型、主設(shè)備號、次設(shè)備號 5. I/O通道 I/O通道是一種特殊的處理機 具有執(zhí)行 I/O指令的能力 通過執(zhí)行通道程序來控制 I/O操作 指令類型單一 , 沒有自己的內(nèi)存 6. 通道類型 字節(jié)多路通道、數(shù)組選擇通道、 數(shù)組多路通道 7. 微機 I/O總線 PC/XT、 ISA、 EISA、 VESA、 PCI、 USB、 SCSI 8. I/O控制方式 程序 I/O方式、中斷方式、 DMA方式、 I/O通道方式 9. I/O緩沖方式 單緩沖、雙緩沖、循環(huán)緩沖、緩沖池 10. 緩沖池組成 鏈隊列 emp, inq, out, 隊列操作過程 Getbuf, Putbuf 4種工作緩沖區(qū) : hin、 sin、 sout、 hout 設(shè)備控制表 DCT、控制器控制表 COCT、通道控制表CHCT 、系統(tǒng)設(shè)備表 SDT 12. 設(shè)備分配策略 設(shè)備的固有屬性 : 獨占、共享、虛擬 設(shè)備分配算法 : 先來先服務(wù)、優(yōu)先級高者優(yōu)先 安全性 : 安全分配方式、不安全分配方式 (快速會死鎖 ) 設(shè)備的獨立性 (設(shè)備無關(guān)性 ): 邏輯設(shè)備和物理設(shè)備 13. SPOOLing系統(tǒng) (聯(lián)機情況的 同時外圍操作 ) 組成 : 輸入 /出井、 緩沖區(qū) Bi/Bo、輸入 /出進程 SPi/Spo 用 SPi/Spo模擬脫機輸入 /出時外圍機的功能 (1) 將接受到的抽象 (邏輯 )要求轉(zhuǎn)化為具體 (物理 )要求。 … 校驗值螺旋分布在陣列的所有磁盤上 1. I/O 設(shè)備分類 按傳輸速率 : 低速 (KB/s),中速 ,高速 (100KB/s) 按信息交換單位分類 : 塊設(shè)備、字符設(shè)備 按共享屬性分類 : 獨占設(shè)備、共享設(shè)備、虛擬設(shè)備 2. 設(shè)備控制器 控制器 CPU與 I/O設(shè)備之間的接口 , 可編址 接收從 CPU發(fā)來的命令 , 并控制 I/O設(shè)備工作。 RAID 有 07級 , 其中 0 級無冗余 , 1 級是鏡像存儲冗余 50%, 3 級使用專用校驗盤 , 5 級將校驗值螺旋分布在陣列的所有磁盤上。 如 : N=7, 6個盤做數(shù)據(jù)盤 ,1個盤做奇偶校驗盤 , 校驗盤存儲 6個數(shù)據(jù)盤的奇偶校驗值 。 磁盤冗余陣列 1. 并行交叉存取 為提高對磁盤的訪問速度 , 用 N臺磁盤驅(qū)動器組成磁盤陣列 , 系統(tǒng)將數(shù)據(jù)分為若干個子盤塊數(shù)據(jù)分別存儲到各個磁盤的相同位置上 ,并行傳輸?shù)絻?nèi)存 ,由于采用了并行存取方式加快了訪問速度 N1倍。 4. 虛擬盤 利用內(nèi)存空間去仿真磁盤 ,又稱 RAM盤 。 3. 優(yōu)化物理塊的分布 分配物理塊時 , 把有可能順序存取的塊放在一起 , 盡量分布在同一柱面或相鄰柱面上 , 從而減少磁盤臂的移動次數(shù)。 提高磁盤 I/O速度的其他方法 1. 提前讀 預(yù)先將下一盤塊數(shù)據(jù)一次讀入減少讀盤次數(shù)。 許多系統(tǒng)除了考慮最近最久未使用這一原則外還要考慮：訪問頻率、可預(yù)見性、數(shù)據(jù)的一致性。 磁盤高速緩存 (Disk Cache) 1. 磁盤高速緩存的形式 (1) 專用 : 在內(nèi)存中單獨開辟一塊固定的區(qū)域?qū)Ｓ谩?掃描期間新的磁盤請求放入另一個等待隊列 , 前一個隊列處理完后 , 再處理新隊列。 當 N很大時接近于 SCAN算法 , 當 N=1時蛻化為 FCFS算法。 本算法規(guī)定磁頭單向移動 (如向外 ), 移動到最外磁道后立即返回最里面要訪問的磁道 , 構(gòu)成循環(huán)掃描。 否則改變移動方向 ,并為經(jīng)過的訪問請求服務(wù) , 如此反復(fù)。 磁盤調(diào)度考慮的問題： 一次訪盤時間 = 尋道時間 +旋轉(zhuǎn)延遲時間 +存取時間 (1) 減少尋道時間 (活動頭磁盤 ) (2) 減少延遲時間 (固定頭磁盤 ) 磁盤調(diào)度算法 : 1. 先來先服務(wù) FCFS(FirstCome First Served) 按訪問請求到達的先后次序服務(wù) 優(yōu)點：簡單 , 公平； 缺點：效率低 , 相臨兩次請求可能會造成最內(nèi)到最外的柱面尋道 , 使磁頭反復(fù)移動 , 增加了平均尋道時間 設(shè)磁盤訪問序列 : 80, 55, 58, 39, 18, 90,160,150, 38,184 18 38 39 55 58 80 90 150 160 184 2. 最短尋道時間優(yōu)先 SSTF(Shortest Seek Time First) 優(yōu)先選擇距當前磁頭最近的訪問請求進行服務(wù)，主要考慮尋道優(yōu)先 優(yōu)點：磁盤的平均尋道時間最小 缺點：進程 饑餓 現(xiàn)象 , 有時會造成與當前磁道距離遠的訪問請求長期等待得不到服務(wù) (不公平 ) 磁盤訪問序列 : 80, 55, 58, 39, 18, 90,160,150, 38,184 18 38 39 55 58 80 90 150 160 184 3. 掃描算法 SCAN電梯調(diào)度算法 克服最短尋道優(yōu)先的缺點 ,既考慮距離 ,又考慮方向 具體做法 : 當設(shè)備無訪問請求時 , 磁頭不動 。 公平：一個 I/O請求在有限時間內(nèi)滿足。 ?活動硬盤 : 增加靈活性和便攜性。 ?固定頭磁盤 : 每個磁道設(shè)置一個磁頭 , 所有磁頭都被安裝在一個剛性磁臂中 , 各磁頭并行讀寫 , 磁頭不需要機械移動 , 速度快但成本高 , 用于大容量硬盤上。 磁盤存取設(shè)備管理 柱面 扇區(qū) 磁臂 磁頭 磁道 2. 磁盤數(shù)據(jù)組織和格式 信息記錄在磁道上 , 多個盤片 , 正反兩面都用來記錄信息 , 每面一個磁頭 , 所有盤面中處于同一磁道號上的所有磁道組成一個柱面。 CPU響應(yīng)后 , 轉(zhuǎn)向 中斷處理程序 ,中斷處理含以下幾個步驟： (1) 喚醒 被阻塞的驅(qū)動 (程序 )進程 (2) 保護被中斷進程的 CPU環(huán)境 (3) 分析中斷原因轉(zhuǎn)入相應(yīng)的設(shè)備 處理程序 (4) 進行中斷處理 (5) 恢復(fù) 被中斷進程的現(xiàn)場 I/O完成 中斷處理程序的處理過程 恢復(fù) 被中斷進程的現(xiàn)場 繼續(xù)執(zhí)行被中斷進程 喚醒 被阻塞的驅(qū)動程序進程 保護被中斷進程的 CPU環(huán)境 分析中斷原因 轉(zhuǎn)入相應(yīng)的設(shè)備 處理程序 打印機中斷處理程序 鍵盤中斷處理程序 … 磁盤性能簡述 1. 磁盤的特點和結(jié)構(gòu) : 容量大 , 斷電后仍可保存信息 , 存取速度較塊 , 成本較低 ,可實現(xiàn)直接 (隨機 )存取 , 存取磁盤上任一物理塊的時間不依賴于該物理塊所處的位置。CPU響應(yīng)轉(zhuǎn)向 中斷處理程序喚醒 相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動進程。 在控制器 控制下進行 指定的 I/O操作。 (4) 有些驅(qū)動程序固化在 ROM上。 (2) 驅(qū)動程序與 I/O設(shè)備的特性密切相關(guān)。 (3) 只為各類設(shè)備設(shè)置相應(yīng)的設(shè)備處理程序供調(diào)