[工學(xué)]os_20_設(shè)備管理與io-在線瀏覽
2024-12-05 23:41本頁面
【正文】 假定 T 為從塊設(shè)備傳輸一塊到緩沖區(qū)的時(shí)間，對其進(jìn)行計(jì)算 (或加工 )時(shí)間為 C。 ? 設(shè)置單緩沖區(qū) ；從緩沖區(qū)將數(shù)據(jù)傳送到用戶區(qū)時(shí)間為 M ；處理一塊時(shí)間為： max ( T， C )+M。 2021/11/10 18 用戶進(jìn)程 輸入時(shí)間 T 移動(dòng)時(shí)間 M 計(jì)算時(shí)間 C ┇ 設(shè)備輸入 ： 緩沖區(qū)： 拷貝到用戶區(qū) ： 用戶區(qū)數(shù)據(jù)： 用戶進(jìn)程計(jì)算 ： 空 滿 ? 進(jìn)一步說明 :假定輸入到緩沖塊數(shù)據(jù)被立即打印出去，此時(shí) C 為打印一個(gè)數(shù)據(jù)塊時(shí)間，并且仍假定 T=C，即輸入的速度 =輸出的速度。 為使設(shè)備之間能夠并行操作， 就必須引入 雙緩沖 。 假定輸入輸出設(shè)備速度相同都需 T 時(shí)間，如下圖。 ① CPU在計(jì)算時(shí)，輸入設(shè)備也可以進(jìn)行輸入； ② CPU將輸入到一個(gè)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)取走的同時(shí)，輸入設(shè)備可向另一個(gè)緩沖區(qū)輸入數(shù)據(jù)。 ? CPU速度遠(yuǎn)高于外設(shè)， 尤其出現(xiàn)陣發(fā)性 I/O操作，使得 CPU與設(shè)備間并行難以實(shí)現(xiàn) ，因而 ,雙緩沖情況下匹配設(shè)備和 CPU速度受到制約。 雙緩沖 2021/11/10 22 循環(huán)緩沖 ?雙緩沖在并行時(shí)由于各自推進(jìn)速度的差異使得并行受到很大限制； ?可利用多緩沖來 平滑 計(jì)算與輸入輸出設(shè)備、輸入設(shè)備與輸出設(shè)備并行雙方之間的數(shù)據(jù)流； ?多緩沖通常組織成循環(huán)緩沖的形式。 多緩沖組成 ┇ I/O設(shè)備 進(jìn)入 移動(dòng)到 2021/11/10 23 E E C F F F NextE NextF CurrentF 1 2 3 4 5 6 E E F F F F NextE NextF 1 2 3 4 5 6 (a) (b) 對用于輸入的多緩沖分成三種類型，并有三個(gè)指針： 空緩沖區(qū) E： NextE 指示進(jìn)程下一個(gè)可用緩沖區(qū) E 滿緩沖區(qū) F： NextF 指示進(jìn)程下一個(gè)可用緩沖區(qū) F 工作緩沖區(qū) C： Current指示進(jìn)程正在使用緩沖區(qū) 循環(huán)緩沖 E→ 空 F→ 滿 進(jìn)程可利用申請和釋放兩個(gè)過程使用循環(huán)緩沖區(qū) 申請一個(gè)緩沖區(qū)：對于計(jì)算進(jìn)程，申請由 NextF指示緩沖區(qū) F供計(jì)算使用提取數(shù)據(jù) (復(fù)制到進(jìn)程區(qū) )，且作為當(dāng)前工作緩沖區(qū)， NextF指針后移一個(gè)緩沖區(qū)。 釋放一個(gè)緩沖區(qū)：對于計(jì)算進(jìn)程，釋放已提取完數(shù)據(jù)緩沖區(qū) (由 C改成 E)。 輸入與計(jì)算并行操作中，應(yīng)考慮兩種同步情況：NextE追上 NextF：意味輸入進(jìn)程輸入數(shù)據(jù)速度大于計(jì)算進(jìn)程處理數(shù)據(jù)速度，已將全部緩沖區(qū)裝滿。 NextF追上 NextE：計(jì)算進(jìn)程處理數(shù)據(jù)的速度大于輸入進(jìn)程的速度。 并行的一方速度超出了另一方不斷工作所能完成的總量 (緩沖區(qū)全滿 )，多緩沖的作用也就消失了。 ? 進(jìn)程無 I/O請求使得所分配緩沖區(qū)資源浪費(fèi)。 因此，為了提高緩沖區(qū)的利用率，通常不將緩沖區(qū)與某一具體設(shè)備固定的聯(lián)系在一起，而是將所有的緩沖區(qū)集中管理。 ? 滿輸入數(shù)據(jù)的輸入緩沖隊(duì)列 inq，隊(duì)首指針 F(inq)，隊(duì)尾指針 L(inq)。 緩沖池 F(emq) 空緩沖 1 空緩沖 2 空緩沖 e L(emq) ? F(inq) 輸入滿 1 輸入滿 2 輸入滿 i ? L(inq) F(outq) 輸出滿 1 輸出滿 2 輸出滿 o L(outq) ? 緩沖區(qū)的組織 緩沖首部：用來標(biāo)識(shí)該緩沖區(qū)和用于管理； 緩沖體：用來存放數(shù)據(jù)。這些緩沖區(qū)被稱為 工作緩沖區(qū) ，有 4種工作緩沖區(qū)： ? 用于收容設(shè)備輸入數(shù)據(jù)的收容輸入緩沖區(qū)
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