【正文】 算進(jìn)程正在使用的工作緩沖區(qū) C。 已經(jīng)裝滿數(shù)據(jù)的緩沖區(qū) G。 用于裝輸入數(shù)據(jù)的空緩沖區(qū) R。多個(gè)緩沖區(qū)：每個(gè)緩沖區(qū)大小均相同。循環(huán)緩沖的組成 實(shí)質(zhì)上，雙緩沖可以看作是循環(huán)緩沖的一個(gè)特 例。 多個(gè) I／ 0緩沖區(qū)常常被組織成一個(gè)環(huán)形隊(duì)列，故稱為 循環(huán)緩沖 。 當(dāng)用戶進(jìn)程處理數(shù)據(jù)的速度較快、外部設(shè)備處 理數(shù)據(jù)的速度較慢，或者用戶進(jìn)程輸入 /輸出的數(shù)據(jù)較多時(shí)，必須考慮增加緩沖區(qū)的數(shù)量以改善系統(tǒng)性能，這就是 多緩沖區(qū) 方式。在實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)機(jī)器通信時(shí)，緩沖區(qū)的設(shè)置：?jiǎn)尉彌_、雙緩沖。雙緩沖緩沖區(qū) 緩沖區(qū)A機(jī) B機(jī)(a)雙緩沖工作示意圖 另外，若用戶進(jìn)程 I/O的數(shù)據(jù)超過一個(gè)緩沖區(qū)而不滿兩個(gè)緩沖區(qū)，雙緩沖使進(jìn)程不會(huì)在 I/O數(shù)據(jù)期間被阻塞。因此，增加了一個(gè)緩沖區(qū)后，前述的數(shù)據(jù)處理時(shí)間可近似為： MAX(T， C)。167。167。雙緩沖 (Double 如果 T遠(yuǎn)大于 C，即外部設(shè)備的 I/O速度比用戶進(jìn)程的計(jì)算速度慢得多，那么，單 I/O緩沖區(qū)不會(huì)顯著改善用戶進(jìn)程的性能。 如果用戶進(jìn)程在對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理時(shí)不釋放 I/O緩沖區(qū)，那么用戶進(jìn)程的性能不會(huì)得到改善。Network Optimization Expert Team167。如果前面的數(shù)據(jù)尚未提取完畢，則進(jìn)程應(yīng)阻塞。167。對(duì)于塊設(shè)備： OS為進(jìn)程分配一緩沖區(qū)，塊設(shè)備輸入時(shí)從磁盤把一塊數(shù)據(jù)輸入緩沖區(qū)的時(shí)間為 T， OS將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)傳送給用戶區(qū)的時(shí)間為 M，計(jì)算時(shí)間為 C，則 T和 C時(shí)可以并行的。每當(dāng)一個(gè)進(jìn)程發(fā)出一個(gè) I/O請(qǐng)求時(shí)，操作系統(tǒng)便在主存中為之分配一緩沖區(qū)，該緩沖區(qū)用來臨時(shí)存放輸入 /輸出數(shù)據(jù)。Buffer) Network Optimization Expert Team 單緩沖和雙緩沖 1. (2) 減少對(duì) CPU的中斷頻率，放寬對(duì) CPU中斷響應(yīng)時(shí)間的限制。Network Optimization Expert Team 緩 沖 管 理 緩沖的引入 (1) 緩和 CPU與 I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾。 0 0 80 813WRITE 0 0 140 1034WRITE 0 1 60 5830WRITE 0 1 300 2023WRITE 0 0 250 1850WRITE 1 1 250 720例： 下面給出一個(gè)由六條通道指令所構(gòu)成的簡(jiǎn)單的通道程序。每條通道指令應(yīng)包含以下的內(nèi)容：Network Optimization Expert Team操作 (1) 操作碼 —— 讀、寫、控制等操作 (2) 內(nèi)存地址 —— 操作的內(nèi)存首址 (3) 計(jì)數(shù) —— 操作的字節(jié)數(shù)(4) 通道程序結(jié)束位 P—— P=1,通道結(jié)束(5) 記錄結(jié)束標(biāo)志 R—— R=1,記錄結(jié)束 通道是通過執(zhí)行通道程序，并于設(shè)備控制器共同實(shí)現(xiàn)對(duì) I/O設(shè)備的控制。Network Optimization Expert Team2. 167。167。設(shè)置 MAR和 DC初值啟動(dòng) DMA傳送命令挪用存儲(chǔ)器周期傳送數(shù)據(jù)字存儲(chǔ)器地址增 1字計(jì)數(shù)寄存器減 1DC＝ 0?請(qǐng)求中斷在繼續(xù)執(zhí)行用戶程序的同時(shí) ,準(zhǔn)備又一次傳送否是例： CPU從磁盤 讀取數(shù)據(jù) CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行其他任務(wù)Network Optimization Expert Team I/O通道控制方式 1.Network Optimization Expert Team3.存放本次 CPU要讀或?qū)懙淖?(節(jié) )數(shù)。數(shù)據(jù)寄存器 DR： 用于暫存從設(shè)備到內(nèi)存，或從內(nèi)存到設(shè)備的數(shù)據(jù)。內(nèi)存地址寄存器 MAR： 在輸入時(shí)，它存放把數(shù)據(jù)從設(shè)備傳送到內(nèi)存的起始目標(biāo)地址；在輸出時(shí)，它存放由內(nèi)存到設(shè)備的內(nèi)存源地址?；蛟O(shè)備的狀態(tài)。DRMARDCCRI/O控制邏輯…主機(jī) — 控制器接口 控制器與塊設(shè)備接口count內(nèi)存CPU命令 系統(tǒng)總線 DMA 控制器Network Optimization Expert Team在 DMA控制器中設(shè)置四類寄存器：(1)DMA控制器的組成 僅在傳送一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)塊的開始和結(jié)束時(shí)，才需 CPU干預(yù)，整塊數(shù)據(jù)的傳送是在控制器的控制下完成的。 數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝皇菙?shù)據(jù)塊，即在 CPU與 I/O設(shè)備之間，每次傳送至少一個(gè)數(shù)據(jù)塊；167。Network Optimization Expert Team 直接存儲(chǔ)器訪問 DMA I/O控制方式 如果 I/O設(shè)備能直接與主存交換數(shù)據(jù)而不占用CPU， CPU的利用率還可提高，這就出現(xiàn)了 直接存儲(chǔ)器存取 DMA方式。167。167。167。DMA方式程序 I/O和中斷驅(qū)動(dòng)方式的流程N(yùn)etwork Optimization Expert Team 中斷驅(qū)動(dòng) I/O控制方式 167。程序 I/O方式 (b) CPU和 I/O設(shè)備串行工作，使主機(jī)不能充分發(fā)揮效率，外圍設(shè)備也不能得到合理使用，整個(gè)系統(tǒng)效率很低。 I/O準(zhǔn)備就緒后， CPU參與數(shù)據(jù)傳送工作，而不能執(zhí)行原程序。 一旦 CPU啟動(dòng) I/O設(shè)備，便不斷查詢 I/O設(shè)備的準(zhǔn)備情況，終止原程序的執(zhí)行，浪費(fèi) CPU時(shí)間。輸入輸出指令或詢問指令測(cè)試一臺(tái)設(shè)備的忙閑標(biāo)志位，決定主存儲(chǔ)器和外圍設(shè)備是否交換一個(gè)字符或一個(gè)字。 I/O通道控制方式Network Optimization Expert Team 程序 I/O方式 167。 中斷驅(qū)動(dòng) I/O控制方式167。Network Optimization Expert Team I/O控制方式 167。在管理層中配有數(shù)據(jù)緩沖，最多支持 10種外設(shè)，并使高時(shí)鐘頻率的 CPU能很好運(yùn)行。Interface)總線2) PCI(Peripheral只能連接 24臺(tái)設(shè)備，且控制器中無緩沖。帶寬為 32位，最高傳輸速率為 132Mb/s。Association)總線 ElectronicBus)Network Optimization Expert Team2.80年代末期，開發(fā)出擴(kuò)展 ISA(EISA)總線，帶寬為 32位，總線的傳輸速率高達(dá) 32Mb/s，同樣可以連接 12臺(tái)外部設(shè)備。ISA)總線2)總線的帶寬為 8位，最高傳輸速率為 2Mb/s。StandardISA和 EISA總線1)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各部件之間的聯(lián)系都是通過總線來實(shí)現(xiàn)的。CPU 存儲(chǔ)器 磁盤控制器 打印機(jī)控制器 … 其它控制器磁盤驅(qū)動(dòng)器打印機(jī)系統(tǒng)總線即把一個(gè)設(shè)備連接到多個(gè)控制器上，一個(gè)控制器連接到多個(gè)通道上。多通路 I/O系統(tǒng) 設(shè)備 1設(shè)備 2設(shè)備 3設(shè)備 4設(shè)備 5設(shè)備 6設(shè)備 7控制器 1控制器 2控制器 3控制器 4通道 1通道 2存儲(chǔ)器通道數(shù)量少，造成整個(gè)系統(tǒng)吞吐量下降。Network Optimization Expert Team3.167。167。167。 Network Optimization Expert Team3) 數(shù)組多路通道 (Block Multiplexor Channel)167。 這種通道雖然可以連接多臺(tái)高速設(shè)備，但由于它只含有一個(gè)分配型子通道，在一段時(shí)間內(nèi)只能執(zhí)行一道通道程序，控制一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，致使當(dāng)某臺(tái)設(shè)備占用了該通道后，便一直由它獨(dú)占，即使是它無數(shù)據(jù)傳送，通道被閑置，也不允許其它設(shè)備使用該通道，直至該設(shè)備傳送完畢釋放該通道。 選擇通道是以成組方式工作的，即每次傳送一批數(shù)據(jù)，故 傳送速度很高 。 字節(jié)多路通道不適于連接高速設(shè)備，這推動(dòng)了按數(shù)組方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的數(shù)組選擇通道的形成。Channel)數(shù)組選擇通道 (Block字節(jié)多路通道的工作原理 如打印機(jī)、終端。167。 167。167。Multiplexor1)Network Optimization Expert Team不同類型 I/O子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 具有控制器的 I/O系 統(tǒng)Network Optimization Expert Team2.指令類型單一，只能執(zhí)行與 I/O操作有關(guān)的命令。通過執(zhí)行通道程序來控制 I/O操作。引入通道的目的： 為了使 CPU從 I/O事務(wù)中解脫出來，同時(shí)為了提高 CPU與設(shè)備、設(shè)備與設(shè)備之間的并行工作能力。定義： 通道是獨(dú)立于 CPU的專門負(fù)責(zé)數(shù)據(jù) I/O傳輸工作的特殊的處理機(jī)，對(duì)外部設(shè)備實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，代替 CPU對(duì) I/O操作進(jìn)行控制，從而使 I、 O操作可與CPU并行操作。Channel)設(shè)備的引入 數(shù)據(jù)寄存器控制 /狀態(tài)寄存器數(shù)據(jù)線I/O邏輯…控制器與設(shè)備接口 1控制器與設(shè)備接口 i數(shù)據(jù)狀態(tài)控制數(shù)據(jù)狀態(tài)控制…地址線控制線CPU與控制器接口 控制器與設(shè)備接口CPU設(shè)備Network Optimization Expert Team I/O通道 1.Network Optimization Expert TeamI/O邏輯 3)設(shè)備控制器的組成 1) 接收和識(shí)別命令來自 CPU的命令2) 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換3) 收集設(shè)備狀態(tài)并向 CPU報(bào)告4) 地址識(shí)別5) 數(shù)據(jù)緩沖 磁盤 控制器主存比特流字節(jié)塊轉(zhuǎn)換、校驗(yàn) 字符顯示 控制器主存經(jīng)CPU顯示信號(hào)字節(jié)流轉(zhuǎn)換Network Optimization Expert Team1. 操作系統(tǒng)一般只與控制器打交道，而非設(shè)備本身。電子部件被稱作 I