【正文】 2/8/2023 92演講完畢，謝謝觀看！。n 磁盤申請(qǐng) I/O總線。 n 尋道，將讀 /寫頭移動(dòng)到指定位置。n 得到授權(quán)后，向磁盤發(fā)出讀命令。 l 在寫入數(shù)據(jù)間隙，計(jì)算校驗(yàn)碼并寫入扇區(qū)中。l 根據(jù)數(shù)據(jù)要寫入的地址，讀 /寫頭移動(dòng)到正確的柱面，同時(shí)，將數(shù)據(jù)接收到緩沖區(qū)。 緊跟著傳送需要寫回的頁(yè)的全部數(shù)據(jù)。 操作系統(tǒng)檢查頁(yè)表，發(fā)現(xiàn)該頁(yè)不在內(nèi)存中，需要從硬盤調(diào)入。 TLB查找后申明沒(méi)有找到；168。 CPU給出地址，需要訪問(wèn)某存儲(chǔ)單元；168。2/8/2023 88練習(xí)1. 如何將獨(dú)占型輸入設(shè)備改造成可共享使用的虛擬設(shè)備？2. 為什么要設(shè)置內(nèi)存 I/O緩沖區(qū)？通常有哪幾類緩沖區(qū)？3. 什么是設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序？其功能是什么？4. 在設(shè)備管理中，何為設(shè)備獨(dú)立性？如何實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性？5. 試給出常用的 I/O調(diào)度算法。由預(yù)輸入程序?qū)⒆鳂I(yè)執(zhí)行中需訪問(wèn)的數(shù)據(jù)預(yù)先讀入到輸入井中，緩輸出程序則負(fù)責(zé)將輸出井中的信息在輸出設(shè)備上輸出。18. 設(shè)備分配中的安全性是指：設(shè)備分配應(yīng)保證不會(huì)引起進(jìn)程死鎖。16. 引起中斷發(fā)生的事件稱為：中斷源。14. 在操作系統(tǒng)中，用戶在使用 I/O設(shè)備時(shí)，通常采用：邏輯設(shè)備名。12. 大多數(shù)低速設(shè)備都屬于：獨(dú)享設(shè)備。若要調(diào)整中斷事件的響應(yīng)次序，可以利用：中斷屏蔽。2/8/2023 859. 進(jìn)行設(shè)備分配時(shí)所需要的數(shù)據(jù)表格主要有：設(shè)備控制表、設(shè)備控制器控制表、通道控制表和系統(tǒng)設(shè)備表。7. 設(shè)備獨(dú)占性是指：應(yīng)用程序獨(dú)立于具體使用的物理設(shè)備。2/8/2023 845. 從資源分配的角度看，操作系統(tǒng)將外部設(shè)備分為：獨(dú)占型設(shè)備、共享型設(shè)備、虛擬設(shè)備。3. 通道是：負(fù)責(zé) I/O的處理機(jī)。4）其他提速方法）其他提速方法n 提前讀提前讀n 延遲寫延遲寫n 優(yōu)化物理塊分布優(yōu)化物理塊分布n 虛擬盤虛擬盤n 磁盤冗余陣列（高速、大容量磁盤系統(tǒng)）磁盤冗余陣列（高速、大容量磁盤系統(tǒng)）自學(xué)自學(xué)2/8/2023 83要點(diǎn)1. 虛擬設(shè)備是指：通過(guò)虛擬技術(shù)將一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備改造成若干臺(tái)邏輯設(shè)備，供若干個(gè)用戶進(jìn)程同時(shí)使用。2/8/2023 823）磁盤高速緩存）磁盤高速緩存n 內(nèi)存中劃出，對(duì)外存磁盤讀寫進(jìn)行緩存的內(nèi)存中劃出，對(duì)外存磁盤讀寫進(jìn)行緩存的區(qū)域。當(dāng)前一個(gè)隊(duì)列，按 SCAN算法執(zhí)行；168。2/8/2023 81uFSCANn NStepSCAN的簡(jiǎn)化：168。168。168。 按 FCFS選擇子隊(duì)列。（高密度盤，某一進(jìn)程的讀寫可能集中在某一磁道）n 改進(jìn)：168。n NStepSCANn 前述算法共同問(wèn)題：168。n 修改：將 SCAN規(guī)定的移動(dòng)方向改為 “單向移動(dòng) ”168。n再由外向內(nèi)： 95， 86， 55對(duì)對(duì) 55號(hào)磁道請(qǐng)求的進(jìn)程相對(duì)號(hào)磁道請(qǐng)求的進(jìn)程相對(duì) “饑餓饑餓 ”很久很久2/8/2023 80u 循環(huán)掃描 CSCANn SCAN的錯(cuò)過(guò)問(wèn)題：168。168。168?？紤]距離的同時(shí)，更優(yōu)先考慮方向uSCAN算法168。總選擇最近的磁道訪問(wèn)，遠(yuǎn)磁道請(qǐng)求的進(jìn)程會(huì)長(zhǎng)時(shí)間得不到執(zhí)行。 對(duì)中間的磁道有利，但可能會(huì)有進(jìn)程處于饑餓狀態(tài)（ I/O請(qǐng)求總不被執(zhí)行）。 不一定是最短平均柱面定位時(shí)間，但比 FIFO算法有更好的性能。 使每次磁頭移動(dòng)時(shí)間最少。n 磁盤 I/O執(zhí)行順序按磁盤請(qǐng)求的先后順序。最短尋道時(shí)間優(yōu)先 SSTF168。n 算法：168。2/8/2023 752）磁盤調(diào)度方法n 對(duì)所有請(qǐng)求訪問(wèn)磁盤的進(jìn)程進(jìn)行合理調(diào)度，使對(duì)磁盤的平均訪問(wèn)時(shí)間最小。旋轉(zhuǎn)延遲（到扇區(qū)）168。移動(dòng)磁頭（每盤一磁頭）n訪問(wèn)時(shí)間的計(jì)算168。 1+512+2 bytesID field（ 7 bytes）Data field（ 515 bytes）2/8/2023 74與速度有關(guān)n磁盤類型168。n標(biāo)識(shí)符字段：標(biāo)識(shí)一個(gè)扇區(qū)的信息記錄； 1+2+1+1+3 bytesn數(shù)據(jù)字段：每個(gè)扇區(qū)存放數(shù)據(jù)的空間。如溫盤格式： P172n每道 30個(gè)扇區(qū)，每扇 600個(gè)字節(jié)。 為方便處理，每條磁道存儲(chǔ)容量相同，每個(gè)磁道上的每個(gè)扇區(qū)相當(dāng)于一個(gè)盤塊。中斷處理程序的處理過(guò)程自學(xué)自學(xué)P167~2/8/2023 72磁盤存儲(chǔ)器管理n 磁盤性能簡(jiǎn)述n 磁盤調(diào)度方法n 磁盤高速緩存n 提高速度的其他方法2/8/2023 731）磁盤性能簡(jiǎn)述首先與格式有關(guān)n 數(shù)據(jù)的組織和格式168。驅(qū)動(dòng)的功能和特點(diǎn)168。 I/O設(shè)備與控制器間的通信程序。 多個(gè)進(jìn)程可 “同時(shí) ”使用一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備。 并沒(méi)有為進(jìn)程分配設(shè)備，而是為進(jìn)程分配一存儲(chǔ)區(qū)和建立一張 I/O請(qǐng)求表。 利用輸入輸出井模擬成脫機(jī)輸入輸出，緩和了 CPU和 I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾。n 數(shù)據(jù)虛擬打印到 “輸出井 ”n Spooling程序再按 “請(qǐng)求表隊(duì)列 ”分配真正的打印機(jī)打印數(shù)據(jù)。共享的問(wèn)題）。n 見 P167說(shuō)明：168。 用另一進(jìn)程模擬脫機(jī)輸出時(shí)外圍設(shè)備控制器的功能，把數(shù)據(jù)從磁盤上傳送到低速輸出設(shè)備上。168。2. 輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)： 為緩解速度矛盾，內(nèi)存為緩解速度矛盾，內(nèi)存中開辟兩大緩沖空間，中開辟兩大緩沖空間， 輸入緩沖區(qū)暫存輸入設(shè)備送來(lái)的數(shù)據(jù)，再送給輸入井；輸出緩沖區(qū)暫存輸出井送來(lái)的數(shù)據(jù)，再送輸出設(shè)備。2/8/2023 67SPOOLing系統(tǒng)的組成輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸入井輸出井磁盤輸入進(jìn)程 SPi 輸出進(jìn)程 SP0CPU輸入緩沖區(qū) Bi輸入緩沖區(qū) B0模擬的外圍機(jī)模擬的外圍機(jī)（軟防硬）（軟防硬）以 CPU的視角，就把磁盤當(dāng)設(shè)備2/8/2023 68?SPOOLing系統(tǒng)的組成主要有三大部分（如下頁(yè)圖）1. 輸入井和輸出井： 磁盤上開辟兩大存儲(chǔ)空間磁盤上開辟兩大存儲(chǔ)空間 。（ Simultaneaus Periphernal Operating On—Line ，或稱為假脫機(jī)操作）168。n 多道程序技術(shù)將一臺(tái)物理 CPU虛擬為多臺(tái)邏輯 CPU，實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶共享一臺(tái)主機(jī)；n 如何將一臺(tái)物理 I/O設(shè)備虛擬為多臺(tái)邏輯 I/O設(shè)備，允許多個(gè)用戶共享 “ 同時(shí)使用 ” ？2/8/2023 66返回假脫機(jī)技術(shù)n 多道程序技術(shù)引入后，可專門利用一道程序（ SPOOLing程序）模擬脫機(jī)輸入 / 輸出工作的外圍機(jī)，完成設(shè)備的 I/O操作。 控制器、通道也是反復(fù)查找，直到找到一條通路。 系統(tǒng)從 SDT中依次找下去，直到找到一個(gè)該類設(shè)備中空閑可用的進(jìn)行分配。 進(jìn)程使用邏輯設(shè)備名提出 I/O請(qǐng)求。 判斷狀態(tài)， …2/8/2023 64167。 檢查 COCT狀態(tài)字，若忙碌，進(jìn)程 PCB掛到其等待隊(duì)列3. 分配通道167。2. 分配控制器167。 根據(jù)請(qǐng)求設(shè)備名，查找 SDT，找到 DCT；167。 為每個(gè)用戶設(shè)置一張 LUT，記入各自 PCB。2/8/2023 61引入兩個(gè)概念：n 邏輯設(shè)備：用戶應(yīng)用程序中請(qǐng)求的設(shè)備n 物理設(shè)備：系統(tǒng)實(shí)際執(zhí)行時(shí)使用的設(shè)備設(shè)備分配時(shí)需實(shí)現(xiàn)：邏輯設(shè)備地址映射到物理設(shè)備地址設(shè) 備設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)備獨(dú)立性軟件用戶層程序：? read,write基本硬件控制：備2/8/2023 62邏輯設(shè)備名物理設(shè)備名驅(qū)動(dòng)程序入口地址/ dev / tty 2 1024/ dev / printer 5 2046…邏輯設(shè)備名到物理設(shè)備名的映射① 邏輯設(shè)備表 LUT（ Logical Unit Table）② LUT的設(shè)置問(wèn)題168。n 設(shè)備獨(dú)立性2）設(shè)備分配需考慮的因素2/8/2023 60?設(shè)備獨(dú)立性（無(wú)關(guān)性）n Device Independencen 指