【正文】 中斷處理程序的處理過程 華北電力大學(xué)計算機系 一． 設(shè)備無關(guān)性的基本含義是什么？ 二． 什么是字符設(shè)備和塊設(shè)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。 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(yīng)處理。 2. 保護被中斷進程的 CPU現(xiàn)場。 設(shè)備驅(qū)動程序的功能和特點 華北電力大學(xué)計算機系 在設(shè)備控制器控制下， I/O設(shè)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(yīng)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。由于現(xiàn)代計算機系統(tǒng)設(shè)備十分復(fù)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。比如為所有的交互終端設(shè)置一個交互式 終端進程。 5. 對于設(shè)置有通道的計算機系統(tǒng) ， 驅(qū)動程序還應(yīng)能夠根 據(jù)用戶的 I/O請求 ， 自動地構(gòu)成通道程序 。 3. 由驅(qū)動程序向設(shè)備控制器發(fā)出 I/O命令 ， 啟動分配到的 I/O設(shè)備 ， 完成指定的 I/O操作 ， 自己阻塞 ， 而 CPU可干別的 事 。 ，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(shù) 華北電力大學(xué)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(shè)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(shè)備速度不匹 配的矛盾 . 2. 將獨占設(shè)備改造為共享設(shè)備 設(shè)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(shè)備的功能 多個進程同時使用一獨享設(shè)備 ,而對每一進程而言 ,都認為自己獨 占一設(shè)備 ,不過 ,該設(shè)備是邏輯上的設(shè)備 . SPOOLing技術(shù) 華北電力大學(xué)計算機系 設(shè)備驅(qū)動程序的功能和特點 設(shè)備驅(qū)動程序的處理過程 中斷處理程序的處理過程 設(shè)備處理 華北電力大學(xué)計算機系 一． 設(shè)備驅(qū)動程序的特點 與一般的應(yīng)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(shè)備控制器之間的一個通信程序 2. 驅(qū)動程序與 I/O設(shè)備的特性緊密相關(guān) 3. 驅(qū)動程序與 I/O控制方式緊密相關(guān) 4. 驅(qū)動程序與硬件緊密相關(guān) 設(shè)備驅(qū)動程序的功能和特點 華北電力大學(xué)計算機系 二． 設(shè)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 。 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。但是通過 SPOOLing技術(shù)，可以將它改 造為一臺可供多個用戶共享的設(shè)備。 ? 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(shè)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(shè)備上。 ? 輸入井模擬脫機輸入時的磁盤，用于收容 I/O設(shè)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(shù) 華北電力大學(xué)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(shè)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(shè)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。 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(shè)備 輸出設(shè)備 SPOOLing技術(shù) 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(xué)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。 所以 ， 我們把這種在聯(lián)機情況下實現(xiàn)的同時與外圍設(shè)備 聯(lián)機操作的技術(shù)稱為 SPOOLing（ Simultaneous Peripheral Operation On Line） ， 外部設(shè)備聯(lián)機并行操作 ， 或稱為假脫 機技術(shù) 。 SPOOLing技術(shù) 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(xué)計算機系 一． 什么是 SPOOLing技術(shù) 當多道程序程序技術(shù)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(shè)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(shè)備上 。 設(shè)備分配程序 華北電力大學(xué)計算機系 忙 不忙 不安全 安全 不忙 忙 忙 不忙 進程 P提出所需的 I/O設(shè)備 根據(jù)物理設(shè)備名 ， 從 SDT中找出該設(shè)備的 DCT 由 DCT的設(shè)備狀態(tài)字段 ， 檢查該設(shè)備是否忙 ？ 將該進程的 PCB插入到 該設(shè)備的等待隊列中 檢查本次設(shè)備分配是否安全性 ？ 將此設(shè)備分配給該進程 從其 DCT中找出與該設(shè)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(shè)備、控制器和通道三者都已分配成功 啟動 I/O設(shè)備，進行具體的 I/O操作 設(shè)備分配程序 華北電力大學(xué)計算機系 早期批處理系統(tǒng)中使用的虛擬技術(shù)是以脫機方式 工作的。 實際上 ， 系統(tǒng)為了提高可靠性和靈活性 ， 通常采用多通路 的 I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 。 這樣 ， 系統(tǒng)首先從 SDT中找出第一個該類設(shè)備的 DCT。 設(shè)備分配程序 華北電力大學(xué)計算機系 3. 控制器控制表 COCT 系統(tǒng)為每一個控制器都配置了一張用于記錄本控制器 情況的 控制器控制表 4. 通道控制表 CHCT 系統(tǒng)為每一個 通道 都配置了一張用于記錄本 通道 情況 的 通道控制表 設(shè)備分配程序 華北電力大學(xué)計算機系 設(shè)備分配的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖 SDT集合 SDT DCT集合 DCT COCT集合 COCT CHCT集合 CHCT 設(shè)備分配程序 表目 1 …… 表目 i …… 設(shè)備類型 設(shè)備標識符 進程標識符 DCT表指針 驅(qū)動程序入口地址 表目 1 …… 表目 i …… 設(shè)備類型 設(shè)備標識符 設(shè)備狀態(tài) （ 等待 /不等待，忙 /閑） COCT表指針 重復(fù)執(zhí)行的次數(shù)或時間 設(shè)備隊列的隊首指針 設(shè)備隊列的隊尾指針 表目 1 …… 表目 i …… 控制器標識符 控制器狀態(tài)（忙 /閑） CHCT表指針 控制器隊列的隊首指針 控制器隊列的隊尾指針 表目 1 …… 表目 i …… 通道標識符 通道狀態(tài)（忙 /閑） COCT表指針 通道隊列的隊首指針 通道隊列的隊尾指針 華北電力大學(xué)計算機系 二． 設(shè)備分配的流程 對于具有單通路的系統(tǒng)，則當進程提出 I/O請求后，系統(tǒng) 進行設(shè)備分配的流程圖如下圖 。 ? 重復(fù)執(zhí)行次數(shù) 外部設(shè)備在傳送數(shù)據(jù)時，若發(fā)生信息傳