【正文】 ,作業(yè),習(xí)題7 第4,5,8題,。在執(zhí)行寫操作時(shí)，磁盤緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)本來應(yīng)該立即寫回磁盤，但考慮到該緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)可能會(huì)被再次利用，因此，系統(tǒng)并不立即將數(shù)據(jù)寫回磁盤，而將其掛在空閑緩沖區(qū)隊(duì)列末尾。在作為空閑緩沖區(qū)被分配出去之前只要有進(jìn)程要訪問這個(gè)延遲寫的緩沖區(qū)對應(yīng)的磁盤時(shí)都不必訪問磁盤，只需訪問這個(gè)緩沖區(qū)，而若又有進(jìn)程要修改這個(gè)磁盤塊的話只需修改這個(gè)緩沖區(qū)的數(shù)值?！疤崆白x”功能已被許多操作系統(tǒng)如UNIX、OS/Windows等廣泛采用。,7.6.3 磁盤高速緩沖,3．緩沖區(qū)的提前讀與延遲寫 （1）塊提前讀 用戶經(jīng)常采用順序方式訪問順序文件的各個(gè)盤塊上的數(shù)據(jù)，在讀當(dāng)前盤塊時(shí)已能知道下次要讀出的盤塊的地址，因此，可在讀當(dāng)前盤塊的同時(shí)，提前把下一個(gè)盤塊數(shù)據(jù)也讀入磁盤緩沖區(qū)。 采用磁盤高速緩存后需要注意的是回寫磁盤的頻率。 ① 直接交付 ② 指針交付 將磁盤高速緩存中的數(shù)據(jù)地址指針傳送給用戶進(jìn)程，用戶進(jìn)程通過該指針訪問磁盤高速緩存中的數(shù)據(jù),7.6.3 磁盤高速緩沖,2．磁盤高速緩存的實(shí)現(xiàn) 磁盤高速緩存以鏈接方式進(jìn)行組織，與一般的內(nèi)存空閑塊的鏈接方式相同。 高速緩沖中可以放置磁盤中經(jīng)常要訪問的盤塊，當(dāng)進(jìn)程請求訪問磁盤時(shí)先在高速緩存中查找，若能找到就無需再訪問磁盤，減少了磁盤訪問次數(shù)，若沒找到則將所訪問的盤塊讀到高速緩存中，再從高速緩存中讀取。 CSCAN算法,160,150,184,18,38,58,39,55,90,7.6.2 磁盤調(diào)度,7.6.3 磁盤高速緩沖,1．磁盤高速緩存的引入 磁盤高速緩存是一組駐留在內(nèi)存中的邏輯上屬于磁盤的物理內(nèi)存盤塊，其大小固定，不受應(yīng)用程序多少的影響。 SCAN（電梯調(diào)度）算法,160,150,184,90,58,38,55,39,18,7.6.2 磁盤調(diào)度,7.6.2 磁盤調(diào)度,循環(huán)掃描調(diào)度算法(Circle SCAN, CSCAN) 循環(huán)執(zhí)行從里到外或從外到里 解決的問題：當(dāng)磁頭剛從里向外移動(dòng)過某一磁道時(shí)，恰有一進(jìn)程請求訪問此磁道，這時(shí)該進(jìn)程必須等待，待磁頭從里向外、然后再從外向里掃描完所有要訪問的磁道后，才處理該進(jìn)程的請求，致使該進(jìn)程的請求被嚴(yán)重地推遲。 SSTF算法,58,90,55,39,38,160,18,150,184,7.6.2 磁盤調(diào)度,7.6.2 磁盤調(diào)度,掃描算法(SCAN) 掃描算法不僅要考慮欲訪問的磁道與當(dāng)前磁道的距離，更優(yōu)先考慮的是磁頭的當(dāng)前移動(dòng)方向。因?yàn)橹灰粩嘤行逻M(jìn)程的請求到達(dá)，且其所要訪問的磁道與磁頭當(dāng)前所在磁道的距離較近，這種新進(jìn)程的I/O請求必然優(yōu)先滿足。 FCFS算法,58,55,39,18,90,38,160,150,184,7.6.2 磁盤調(diào)度,7.6.2 磁盤調(diào)度,最短尋道時(shí)間優(yōu)先 (Shortest Seek Time First，SSTF) ： 優(yōu)先選擇距當(dāng)前磁頭最近的訪問請求進(jìn)行服務(wù)，主要考慮尋道優(yōu)先 優(yōu)點(diǎn)：改善了磁盤平均服務(wù)時(shí)間； 缺點(diǎn)：造成某些訪問請求長期等待得不到服務(wù)?？梢?，適當(dāng)?shù)丶袛?shù)據(jù)(不要太零散)傳輸，將有利于提高傳輸效率。當(dāng)傳輸100 KB數(shù)據(jù)時(shí)，其訪問時(shí)間也只是30 ms，即當(dāng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量增大10倍時(shí)，訪問時(shí)間只增加約50%。因此，可將訪問時(shí)間Ta表示為,4．磁盤訪問時(shí)間,由上式可以看出，在訪問時(shí)間中，尋道時(shí)間和旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間基本上都與所讀/寫數(shù)據(jù)的多少無關(guān)，而且它通常占據(jù)了訪問時(shí)間中的大頭。,3) 傳輸時(shí)間Tt,這是指把數(shù)據(jù)從磁盤讀出或向磁盤寫入數(shù)據(jù)所經(jīng)歷的時(shí)間。不同的磁盤類型中，旋轉(zhuǎn)速度至少相差一個(gè)數(shù)量級，如軟盤為300 r/min，硬盤一般為7200～15 000 r/min，甚至更高。這樣，對于一般的溫盤，其尋道時(shí)間將隨尋道距離的增加而增大，大體上是5～30 ms。該時(shí)間是啟動(dòng)磁臂的時(shí)間s與磁頭移動(dòng)n條磁道所花費(fèi)的時(shí)間之和，即 其中，m是一常數(shù)，與磁盤驅(qū)動(dòng)器的速度有關(guān)。 磁盤I/O操作性能的高低直接關(guān)系到系統(tǒng)的整體性能，有效地管理磁盤存儲(chǔ)器是設(shè)備管理中的重要任務(wù)之一。它不僅是程序、數(shù)據(jù)以及其他信息文件最重要的聯(lián)機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備，也是實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器的必需設(shè)備。在數(shù)據(jù)提取完后，再調(diào)用Putbuf(emq，sout)過程，將該緩沖區(qū)掛在空緩沖隊(duì)列末尾。 (4) 提取輸出。當(dāng)計(jì)算進(jìn)程需要輸出時(shí)，調(diào)用Getbuf(emq)過程從空緩沖隊(duì)列emq的隊(duì)首取得一個(gè)空緩沖區(qū)，作為收容輸出工作緩沖區(qū)hout。計(jì)算進(jìn)程用完該數(shù)據(jù)后，再調(diào)用Putbuf(emq，sin)過程，將該緩沖區(qū)掛到空緩沖隊(duì)列emq上。 (2) 提取輸入。在輸入進(jìn)程需要輸入數(shù)據(jù)時(shí)，便調(diào)用Getbuf(emq)過程，從空緩沖隊(duì)列emq的隊(duì)首摘下一空緩沖區(qū)，把它作為收容輸入工作緩沖區(qū)hin。,2．緩沖區(qū)的工作方式,緩沖區(qū)可以工作在收容輸入、提取輸入、收容輸出和提取輸出四種工作方式下，如下圖所示。其隊(duì)首指針F(outq)和隊(duì)尾指針L(outq)分別指向該隊(duì)列的首緩沖區(qū)和尾緩沖區(qū)。 (3) 輸出隊(duì)列outq。這是由裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)所鏈成的隊(duì)列。其隊(duì)首指針F(emq)和隊(duì)尾指針L(emq)分別指向該隊(duì)列的首緩沖區(qū)和尾緩沖區(qū)。 為了管理上的方便，可將相同類型的緩沖區(qū)鏈成一個(gè)隊(duì)列，于是可形成以下三個(gè)隊(duì)列:,1．緩沖池的組成,(1) 空緩沖隊(duì)列emq。這就意味著輸出進(jìn)程輸出數(shù)據(jù)的速度低于計(jì)算進(jìn)程生成數(shù)據(jù)的速度，已把全部可用的空緩沖區(qū)裝滿，再無空緩沖區(qū)可用。這就意味著輸出進(jìn)程輸出數(shù)據(jù)的速度大于計(jì)算進(jìn)程生成數(shù)據(jù)的速度，已把輸出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)全部輸出，再無輸出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)可用。相應(yīng)地，指針Nextr和指針Nextg將不斷沿著順時(shí)針方向移動(dòng)，這樣就可能出現(xiàn)下面兩種情況。 作為輸出的緩沖區(qū)可分成三種類型：用于存放輸出數(shù)據(jù)的空緩沖區(qū)R、已裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)G以及計(jì)算進(jìn)程正在使用的當(dāng)前工作緩沖區(qū)C。,7.5.2 單緩沖,7.5.3 雙緩沖,7.5.4 循環(huán)緩沖,操作系統(tǒng)從空閑主存區(qū)域中分配一組緩沖區(qū)組成循環(huán)緩沖，每個(gè)緩沖區(qū)的大小相等，可以等于物理記錄的大小，且有一個(gè)鏈接指針指向下一個(gè)緩沖區(qū)，最后一個(gè)緩沖區(qū)的指針指向第一個(gè)緩沖區(qū)。 ② 降低CPU的中斷頻率，放寬對CPU中斷響應(yīng)時(shí)間的限制。 ③ 實(shí)現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能。,4. SPOOLing系統(tǒng)的特點(diǎn),① 提高了I/O的速度。 若有，又取出隊(duì)列中的第一張表，并根據(jù)其中的要求進(jìn)行打印，如此下去，直至請求打印隊(duì)列為空，輸出進(jìn)程才將自己阻塞起來。,3．共享打印機(jī),如果打印機(jī)空閑，輸出進(jìn)程將從請求打印隊(duì)列的隊(duì)首取出一張請求打印表，根據(jù)表中的要求將要打印的數(shù)據(jù)，從輸出井傳送到內(nèi)存緩沖區(qū)，再由打印機(jī)進(jìn)行打印。利用SPOOLing技術(shù)，可將之改造為一臺(tái)可供多個(gè)用戶共享的設(shè)備，從而提高設(shè)備的利用率，也方便了用戶。