《設(shè)備管理培訓(xùn)課件(PPT 155頁(yè))》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《設(shè)備管理培訓(xùn)課件(PPT 155頁(yè))（157頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2022-8-111操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)2022-8-112內(nèi)容概內(nèi)容概述述5.1 I/O系統(tǒng)系統(tǒng) 5.2 I/O控制方式控制方式 5.3 緩沖管理緩沖管理 5.4 設(shè)備分配設(shè)備分配 5.5 設(shè)備處理設(shè)備處理 5.6 磁盤存儲(chǔ)器管理磁盤存儲(chǔ)器管理 I/O系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。I/O系統(tǒng)包括用系統(tǒng)包括用于實(shí)現(xiàn)于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入、輸出、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)輸入、輸出、存儲(chǔ)功能的設(shè)備和相應(yīng)的控制器功能的設(shè)備和相應(yīng)的控制器,設(shè)設(shè)備管理的基本任務(wù)是備管理的基本任務(wù)是完成用戶提出的完成用戶提出的I/O請(qǐng)求請(qǐng)求,提高提高I/O速率以速率以及改善及改善I/O的利用率。的利用率。設(shè)備管理的

2、主要功能有設(shè)備管理的主要功能有緩沖區(qū)管理、設(shè)緩沖區(qū)管理、設(shè)備分配、設(shè)備處理、虛擬設(shè)備及實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性。備分配、設(shè)備處理、虛擬設(shè)備及實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性。2022-8-1135.1.1 I/O設(shè)備設(shè)備5.1.2 設(shè)備控制器設(shè)備控制器5.1.3 I/O通道通道5.1.4 總線系統(tǒng)總線系統(tǒng)2022-8-1145.1.1 I/O設(shè)備設(shè)備1.I/O設(shè)備的類型設(shè)備的類型(1)按按傳輸速率傳輸速率分類分類低速設(shè)備低速設(shè)備 每秒幾個(gè)字節(jié)至數(shù)百字節(jié)每秒幾個(gè)字節(jié)至數(shù)百字節(jié)鍵盤、鼠標(biāo)、語音輸入輸出設(shè)備等鍵盤、鼠標(biāo)、語音輸入輸出設(shè)備等中速設(shè)備中速設(shè)備每秒數(shù)千至數(shù)萬字節(jié)每秒數(shù)千至數(shù)萬字節(jié)行式打印機(jī)、激光打印機(jī)等行式打印機(jī)、激

3、光打印機(jī)等高速設(shè)備高速設(shè)備每秒數(shù)百每秒數(shù)百K至數(shù)十至數(shù)十M字節(jié)字節(jié)磁盤機(jī)、磁帶機(jī)、光盤機(jī)等磁盤機(jī)、磁帶機(jī)、光盤機(jī)等2022-8-115(2)按按信息交換的單位信息交換的單位分類分類塊設(shè)備塊設(shè)備(Block Device)信息的存取總是以信息的存取總是以數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊為單位為單位基本特征基本特征是其傳輸速率較高是其傳輸速率較高,通常每秒鐘為幾兆位通常每秒鐘為幾兆位可尋址可尋址,即對(duì)它可隨機(jī)地讀即對(duì)它可隨機(jī)地讀/寫任一塊寫任一塊屬于有結(jié)構(gòu)設(shè)備屬于有結(jié)構(gòu)設(shè)備磁盤磁盤的的I/O常采用常采用DMA方式方式,每個(gè)盤塊的大小為每個(gè)盤塊的大小為512B4KB字符設(shè)備字符設(shè)備(Character Device)基

4、本單位是基本單位是字符字符基本特征基本特征是其傳輸速率較低是其傳輸速率較低,通常每秒鐘為幾個(gè)字通常每秒鐘為幾個(gè)字節(jié)到數(shù)千字節(jié)節(jié)到數(shù)千字節(jié)不可尋址不可尋址屬于無結(jié)構(gòu)設(shè)備屬于無結(jié)構(gòu)設(shè)備通常采用通常采用中斷驅(qū)動(dòng)方式中斷驅(qū)動(dòng)方式例例:交互式終端、打印機(jī)交互式終端、打印機(jī)2022-8-116(3)按按設(shè)備的共享屬性設(shè)備的共享屬性分類分類獨(dú)占設(shè)備獨(dú)占設(shè)備(臨界資源臨界資源)如打印機(jī)如打印機(jī)共享設(shè)備共享設(shè)備 可供多個(gè)進(jìn)程同時(shí)訪問可供多個(gè)進(jìn)程同時(shí)訪問,如磁盤如磁盤共享設(shè)備必須是共享設(shè)備必須是可尋址可尋址的和的和可隨機(jī)訪問可隨機(jī)訪問的設(shè)備。的設(shè)備。虛擬設(shè)備虛擬設(shè)備通過虛擬技術(shù)將一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備變換為若通過虛擬技術(shù)將

5、一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備變換為若干個(gè)邏輯設(shè)備干個(gè)邏輯設(shè)備,供若干個(gè)進(jìn)程同時(shí)使用供若干個(gè)進(jìn)程同時(shí)使用2022-8-117(4)按按操作操作(使用使用)特性特性分類分類存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)設(shè)備:用來存放各種信息的設(shè)備稱為存用來存放各種信息的設(shè)備稱為存儲(chǔ)設(shè)備儲(chǔ)設(shè)備例軟盤、例軟盤、磁磁盤、光盤和磁帶等盤、光盤和磁帶等I/O設(shè)備設(shè)備:用來向計(jì)算機(jī)輸入和輸出信息的設(shè)用來向計(jì)算機(jī)輸入和輸出信息的設(shè)備備如如鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、打印機(jī)鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、打印機(jī)在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有些設(shè)備既可以做存儲(chǔ)在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有些設(shè)備既可以做存儲(chǔ)設(shè)備設(shè)備,也可以做也可以做I/O設(shè)備設(shè)備,例如例如,軟盤、硬盤等。軟盤、硬盤等。2022-8-11

6、8圖圖5-1 設(shè)備與控制器間的接口設(shè)備與控制器間的接口 2.設(shè)備與設(shè)備控制器之間的接口設(shè)備與設(shè)備控制器之間的接口數(shù)據(jù)信號(hào)線數(shù)據(jù)信號(hào)線用于在設(shè)備和設(shè)備控制器之間傳送數(shù)據(jù)信號(hào)用于在設(shè)備和設(shè)備控制器之間傳送數(shù)據(jù)信號(hào)控制信號(hào)線控制信號(hào)線作為由設(shè)備控制器向作為由設(shè)備控制器向I/O設(shè)備發(fā)送控制信號(hào)時(shí)的通路設(shè)備發(fā)送控制信號(hào)時(shí)的通路狀態(tài)信號(hào)線狀態(tài)信號(hào)線用于傳送指示設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)的信號(hào)用于傳送指示設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)的信號(hào)緩沖緩沖轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器控制邏輯控制邏輯信號(hào)信號(hào)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信號(hào)線數(shù)據(jù)信號(hào)線狀態(tài)信號(hào)線狀態(tài)信號(hào)線控制信號(hào)線控制信號(hào)線至設(shè)備至設(shè)備控制器控制器I/O設(shè)備設(shè)備2022-8-1195.1.1 I/O設(shè)備設(shè)備5.1

7、.2 設(shè)備控制器設(shè)備控制器5.1.3 I/O通道通道5.1.4 總線系統(tǒng)總線系統(tǒng)2022-8-11105.1.2 設(shè)備控制器設(shè)備控制器設(shè)備控制器設(shè)備控制器是是CPU與與I/O設(shè)備之間的接口設(shè)備之間的接口,常做成印刷電常做成印刷電路卡形式路卡形式,也稱接口卡。也稱接口卡。接收接收CPU發(fā)來的命令發(fā)來的命令,控制一個(gè)或多個(gè)控制一個(gè)或多個(gè)I/O設(shè)備設(shè)備,以實(shí)現(xiàn)以實(shí)現(xiàn)I/O設(shè)備和計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換設(shè)備和計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換,減輕減輕CPU的負(fù)擔(dān)的負(fù)擔(dān)1.設(shè)備控制器的基本功能設(shè)備控制器的基本功能(1)接收和識(shí)別命令接收和識(shí)別命令(2)數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換(3)標(biāo)識(shí)和報(bào)告設(shè)備的狀態(tài)標(biāo)識(shí)和報(bào)告設(shè)備的狀態(tài)(4)

8、地址識(shí)別地址識(shí)別(5)數(shù)據(jù)緩沖數(shù)據(jù)緩沖(6)差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制 2022-8-11112.設(shè)備控制器的組成設(shè)備控制器的組成設(shè)備控制器與處理機(jī)的接口設(shè)備控制器與處理機(jī)的接口 該接口用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制器與該接口用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制器與CPU之間的通信。在該之間的通信。在該接口中有三類信號(hào)線接口中有三類信號(hào)線:數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線、地址線地址線、控制線控制線。設(shè)備控制器與設(shè)備的接口設(shè)備控制器與設(shè)備的接口 在一個(gè)設(shè)備控制器上在一個(gè)設(shè)備控制器上,可以連接一臺(tái)或多臺(tái)設(shè)備。相可以連接一臺(tái)或多臺(tái)設(shè)備。相應(yīng)地應(yīng)地,在控制器中就有一個(gè)或多個(gè)設(shè)備接口在控制器中就有一個(gè)或多個(gè)設(shè)備接口,一個(gè)接口連一個(gè)接口連接一臺(tái)設(shè)備接一臺(tái)設(shè)備,在每個(gè)

9、接口中都有數(shù)據(jù)、控制和狀態(tài)三種在每個(gè)接口中都有數(shù)據(jù)、控制和狀態(tài)三種類型的信號(hào)。類型的信號(hào)。I/O邏輯邏輯 控制器對(duì)設(shè)備的控制通過控制器對(duì)設(shè)備的控制通過I/O邏輯實(shí)現(xiàn)的。包括對(duì)收邏輯實(shí)現(xiàn)的。包括對(duì)收到到命令命令和和地址地址進(jìn)行進(jìn)行譯碼譯碼。2022-8-1112圖圖5-2 設(shè)備控制器的組成設(shè)備控制器的組成 數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器控制/狀態(tài)控制/狀態(tài)寄存器寄存器數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線I/O邏輯邏輯控制器控制器與設(shè)備與設(shè)備接口1接口1控制器控制器與設(shè)備與設(shè)備接口接口i數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)狀態(tài)狀態(tài)控制控制數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)狀態(tài)狀態(tài)控制控制地址線地址線控制線控制線CPU與控制器接口與控制器接口控制器與設(shè)備接口控制器與設(shè)備接口2022-8

10、-11135.1.1 I/O設(shè)備設(shè)備5.1.2 設(shè)備控制器設(shè)備控制器5.1.3 I/O通道通道5.1.4 總線系統(tǒng)總線系統(tǒng)2022-8-11145.1.3 I/O通道通道 1.I/O通道通道(I/O Channel)設(shè)備的引入設(shè)備的引入是一種是一種特殊處理機(jī)特殊處理機(jī),專門負(fù)責(zé)輸入專門負(fù)責(zé)輸入/輸出工作輸出工作有自己簡(jiǎn)單的指令系統(tǒng)有自己簡(jiǎn)單的指令系統(tǒng),只有數(shù)據(jù)傳送指令和設(shè)備控制只有數(shù)據(jù)傳送指令和設(shè)備控制指令指令主要主要目的目的是為了建立獨(dú)立的是為了建立獨(dú)立的I/O操作操作,使有關(guān)對(duì)使有關(guān)對(duì)I/O操作操作的組織、管理及其結(jié)束處理也獨(dú)立于的組織、管理及其結(jié)束處理也獨(dú)立于CPUCPU向向I/O通道發(fā)

11、送通道發(fā)送I/O命令命令,由通道執(zhí)行程序由通道執(zhí)行程序通道與一般處理機(jī)的通道與一般處理機(jī)的區(qū)別區(qū)別指令類型單一指令類型單一,局限于與局限于與I/O操作有關(guān)命令。操作有關(guān)命令。沒有獨(dú)立的內(nèi)存沒有獨(dú)立的內(nèi)存,通道與通道與CPU共享內(nèi)存。共享內(nèi)存。2022-8-1115圖圖5-3 字節(jié)多路通道的工作原理字節(jié)多路通道的工作原理 2.通道類型通道類型(1)字節(jié)多路通道字節(jié)多路通道(Byte Multiplexor Channel)一個(gè)主通道連接多個(gè)子通道一個(gè)主通道連接多個(gè)子通道,以以時(shí)間片輪轉(zhuǎn)時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式共享方式共享主通道主通道每個(gè)子通道每次只傳送每個(gè)子通道每次只傳送一個(gè)字節(jié)一個(gè)字節(jié),連接連接中低速中

12、低速設(shè)備設(shè)備控制器控制器A控制器控制器B控制器控制器C控制器控制器D控制器控制器NA1A2A3子通道子通道AB1B2B3子通道子通道BC1C2C3子通道子通道CN1N2N3子通道子通道NA1B1C1A2B2C2設(shè)備2022-8-1116(2)數(shù)組選擇通道數(shù)組選擇通道(Block Selector Channel)由于由于(1)不適合高速設(shè)備不適合高速設(shè)備以以數(shù)組方式數(shù)組方式工作工作,高速傳輸數(shù)據(jù)高速傳輸數(shù)據(jù)可以連接多臺(tái)高速設(shè)備可以連接多臺(tái)高速設(shè)備每次只有一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送每次只有一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送,形成形成獨(dú)占獨(dú)占,如果它不傳數(shù)據(jù)如果它不傳數(shù)據(jù),別的設(shè)備也傳不了。通道別的設(shè)備也傳不了。通道

13、利用率較低。利用率較低。2022-8-1117(3)數(shù)組多路通道數(shù)組多路通道(Block Multiplexor Channel)由于由于(2)有獨(dú)占性有獨(dú)占性將將數(shù)組選擇通道數(shù)組選擇通道傳輸速率高和傳輸速率高和字節(jié)多路通道字節(jié)多路通道分時(shí)并行操作的優(yōu)點(diǎn)相分時(shí)并行操作的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合結(jié)合而形成的一種新而形成的一種新通道通道其數(shù)據(jù)傳送是按其數(shù)據(jù)傳送是按數(shù)組方式數(shù)組方式。采用采用分時(shí)分時(shí)傳送多個(gè)非分配型子通道傳送多個(gè)非分配型子通道,因而這因而這種通道既具有很高的種通道既具有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率,又能獲又能獲得令人滿意的得令人滿意的通道利用率通道利用率2022-8-11183.“瓶頸瓶頸”問題

14、問題 圖圖5-4 單通路單通路I/O系統(tǒng)系統(tǒng) 2022-8-1119圖圖5-5 多通路多通路I/O系統(tǒng)系統(tǒng) 2022-8-11205.1.1 I/O設(shè)備設(shè)備5.1.2 設(shè)備控制器設(shè)備控制器5.1.3 I/O通道通道5.1.4 總線系統(tǒng)總線系統(tǒng)2022-8-11215.1.4 總線系統(tǒng)總線系統(tǒng) 圖圖5-6 總線型總線型I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的各部件在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的各部件,如如CPU、存儲(chǔ)器以及各種、存儲(chǔ)器以及各種I/O設(shè)備之間都是通過總線來聯(lián)系設(shè)備之間都是通過總線來聯(lián)系CPU存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器磁盤磁盤控制器控制器打印機(jī)打印機(jī)控制器控制器其它其它控制器控制器磁盤驅(qū)動(dòng)器磁盤驅(qū)動(dòng)器打印機(jī)打印

15、機(jī)系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線2022-8-11221.ISA和和EISA總線總線 1)ISA(Industry Standard Architecture)總線總線 這是為了這是為了1984年推出的年推出的80286型微機(jī)而設(shè)計(jì)的總線結(jié)構(gòu)。型微機(jī)而設(shè)計(jì)的總線結(jié)構(gòu)。其總線的帶寬為其總線的帶寬為8位位,最高傳輸速率為最高傳輸速率為2Mb/s。之后不久又推出。之后不久又推出了了16位的位的(EISA)總線總線,其最高傳輸速率為其最高傳輸速率為8Mb/s,后又升至后又升至16 Mb/s,能連接能連接12臺(tái)設(shè)備。臺(tái)設(shè)備。2)EISA(Extended ISA)總線總線 到到80年代末期年代末期,ISA總線已難于滿

16、足帶寬和傳輸速率的要求總線已難于滿足帶寬和傳輸速率的要求,于是人們又開發(fā)出擴(kuò)展于是人們又開發(fā)出擴(kuò)展ISA(EISA)總線總線,其帶寬為其帶寬為32位位,總線的傳總線的傳輸速率高達(dá)輸速率高達(dá)32Mb/s,同樣可以連接同樣可以連接12臺(tái)外部設(shè)備。臺(tái)外部設(shè)備。2022-8-11232.局部總線局部總線(Local Bus)局部總線局部總線是指將多媒體卡、高速網(wǎng)卡、高性能圖形板是指將多媒體卡、高速網(wǎng)卡、高性能圖形板等從等從ISA總線上卸下來總線上卸下來,再通過局部總線控制器直接接再通過局部總線控制器直接接到到CPU總線上總線上 VESA(Video Electronic Standard Associ

17、ation)總線總線 PCI(Peripheral Component Interface)總線總線 2022-8-1124內(nèi)容概述內(nèi)容概述5.1 I/O系統(tǒng)系統(tǒng) 5.2 I/O控制方式控制方式 5.3 緩沖管理緩沖管理 5.4 設(shè)備分配設(shè)備分配 5.5 設(shè)備處理設(shè)備處理 5.6 磁盤存儲(chǔ)器管理磁盤存儲(chǔ)器管理 2022-8-11255.2.1 程序程序I/O方式方式5.2.2 中斷驅(qū)動(dòng)中斷驅(qū)動(dòng)I/O方式方式5.2.3 直接存儲(chǔ)器訪問直接存儲(chǔ)器訪問DMA I/O控制方式控制方式5.2.4 I/O通道控制方式通道控制方式 設(shè)備管理的主要任務(wù)之一是支持計(jì)算機(jī)與各種外部設(shè)備交換信設(shè)備管理的主要任務(wù)之一

18、是支持計(jì)算機(jī)與各種外部設(shè)備交換信息。它通過內(nèi)存與外部設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)。內(nèi)存與外設(shè)的控息。它通過內(nèi)存與外部設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)。內(nèi)存與外設(shè)的控制方式主要有四種制方式主要有四種:程序程序I/O方式、中斷驅(qū)動(dòng)方式、中斷驅(qū)動(dòng)I/O方式、直接存儲(chǔ)訪方式、直接存儲(chǔ)訪問問DMA I/O控制方式和控制方式和I/O通道控制方式通道控制方式。2022-8-11265.2.1 程序程序I/O方式方式 程序程序I/O控制方式也稱為控制方式也稱為“忙忙等待等待”方式方式,即在一個(gè)設(shè)備即在一個(gè)設(shè)備的操作沒有完成時(shí)的操作沒有完成時(shí),控制程序一直檢測(cè)設(shè)備的狀態(tài)控制程序一直檢測(cè)設(shè)備的狀態(tài),直到該直到該操作完成操作完成,才能

19、進(jìn)行下一個(gè)操作。才能進(jìn)行下一個(gè)操作。CPU通過通過I/O測(cè)試指令測(cè)試設(shè)備接口中的狀態(tài)位測(cè)試指令測(cè)試設(shè)備接口中的狀態(tài)位,當(dāng)為當(dāng)為“忙忙”時(shí)則一直測(cè)試時(shí)則一直測(cè)試,當(dāng)為當(dāng)為“閑閑”時(shí)時(shí),可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送,每次傳送每次傳送一一個(gè)字符個(gè)字符 CPU的絕大部分時(shí)間都處于等待的絕大部分時(shí)間都處于等待I/O設(shè)備完成數(shù)據(jù)設(shè)備完成數(shù)據(jù)I/O的循的循環(huán)測(cè)試中環(huán)測(cè)試中 外設(shè)不能合理使用外設(shè)不能合理使用,也無法支持多道程序也無法支持多道程序2022-8-1127程序直接控制方式的程序直接控制方式的步驟步驟 當(dāng)用戶需要輸入數(shù)據(jù)時(shí)當(dāng)用戶需要輸入數(shù)據(jù)時(shí),由處理機(jī)向設(shè)備控制器發(fā)出一條由處理機(jī)向設(shè)備控制器發(fā)出一條I

20、/O指令指令,啟動(dòng)設(shè)備進(jìn)行輸入。在設(shè)備輸入數(shù)據(jù)期間啟動(dòng)設(shè)備進(jìn)行輸入。在設(shè)備輸入數(shù)據(jù)期間,處理處理機(jī)通過循環(huán)執(zhí)行測(cè)試指令不間斷地檢測(cè)設(shè)備狀態(tài)寄存器機(jī)通過循環(huán)執(zhí)行測(cè)試指令不間斷地檢測(cè)設(shè)備狀態(tài)寄存器的值的值,當(dāng)狀態(tài)寄存器的值顯示設(shè)備輸入完成時(shí)當(dāng)狀態(tài)寄存器的值顯示設(shè)備輸入完成時(shí),處理機(jī)將數(shù)處理機(jī)將數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)取出據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)取出,送入內(nèi)存指定的存儲(chǔ)單元送入內(nèi)存指定的存儲(chǔ)單元,然后再然后再啟動(dòng)設(shè)備去讀取下一個(gè)數(shù)據(jù)。啟動(dòng)設(shè)備去讀取下一個(gè)數(shù)據(jù)。當(dāng)用戶進(jìn)程需要向設(shè)備輸出數(shù)據(jù)時(shí)當(dāng)用戶進(jìn)程需要向設(shè)備輸出數(shù)據(jù)時(shí),也必須同樣發(fā)出啟動(dòng)也必須同樣發(fā)出啟動(dòng)命令啟動(dòng)設(shè)備輸出命令啟動(dòng)設(shè)備輸出,并等待輸出操作完成。并等

21、待輸出操作完成。2022-8-1128圖圖5-7 程序程序I/O方式的流程方式的流程 2022-8-1129程序直接控制方式的程序直接控制方式的特點(diǎn)特點(diǎn) 由于由于CPU的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于I/O設(shè)備的速度設(shè)備的速度,工作過程簡(jiǎn)工作過程簡(jiǎn)單單,CPU等待時(shí)間過多等待時(shí)間過多,利用率太低利用率太低,有有“忙忙等待等待”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。2022-8-11305.2.1 程序程序I/O方式方式5.2.2 中斷驅(qū)動(dòng)中斷驅(qū)動(dòng)I/O方式方式5.2.3 直接存儲(chǔ)器訪問直接存儲(chǔ)器訪問DMA I/O控制方式控制方式5.2.4 I/O通道控制方式通道控制方式2022-8-11315.2.2 中斷驅(qū)動(dòng)中斷驅(qū)動(dòng)I/

22、O控制方式控制方式 中斷中斷是指計(jì)算機(jī)在執(zhí)行期間是指計(jì)算機(jī)在執(zhí)行期間,系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生任何非尋常的或系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生任何非尋常的或非預(yù)期的急需處理事件非預(yù)期的急需處理事件,使得使得CPU暫時(shí)中斷當(dāng)前正在執(zhí)行的暫時(shí)中斷當(dāng)前正在執(zhí)行的程序而轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的事件處理程序程序而轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的事件處理程序,待處理完畢后又返待處理完畢后又返回原來被中斷處繼續(xù)執(zhí)行或調(diào)度新的進(jìn)程執(zhí)行的過程?；卦瓉肀恢袛嗵幚^續(xù)執(zhí)行或調(diào)度新的進(jìn)程執(zhí)行的過程。中斷驅(qū)動(dòng)中斷驅(qū)動(dòng)(Interrupt Driven)方式方式,即當(dāng)某進(jìn)程要啟動(dòng)某個(gè)即當(dāng)某進(jìn)程要啟動(dòng)某個(gè)I/O設(shè)備工作時(shí)設(shè)備工作時(shí),便由便由CPU向相應(yīng)的設(shè)備控制器發(fā)出一條向相應(yīng)的設(shè)備控制器

23、發(fā)出一條I/O命命令令,然后立即返回繼續(xù)執(zhí)行原來的任務(wù)然后立即返回繼續(xù)執(zhí)行原來的任務(wù) 設(shè)備控制器按命令要求去控制指定的設(shè)備控制器按命令要求去控制指定的I/O設(shè)備設(shè)備,完成后完成后,通過通過中斷向中斷向CPU發(fā)送一中斷信號(hào)發(fā)送一中斷信號(hào) 在在I/O設(shè)備輸入數(shù)據(jù)的過程中設(shè)備輸入數(shù)據(jù)的過程中,無須無須CPU干預(yù)干預(yù),每次傳送每次傳送一個(gè)字符一個(gè)字符2022-8-1132在在I/O中斷方式下中斷方式下,數(shù)據(jù)的輸入數(shù)據(jù)的輸入(或輸出或輸出)步驟步驟如下如下:1、要求輸入數(shù)據(jù)的進(jìn)程把一個(gè)啟動(dòng)命令和允許中斷位、要求輸入數(shù)據(jù)的進(jìn)程把一個(gè)啟動(dòng)命令和允許中斷位“1”寫寫入相應(yīng)設(shè)備的控制狀態(tài)寄存器中入相應(yīng)設(shè)備的控制

24、狀態(tài)寄存器中,從而啟動(dòng)了該設(shè)備從而啟動(dòng)了該設(shè)備;2、該進(jìn)程因等待輸入的完成進(jìn)入睡眠狀態(tài)。、該進(jìn)程因等待輸入的完成進(jìn)入睡眠狀態(tài)。3、當(dāng)輸入完成后、當(dāng)輸入完成后,輸入設(shè)備向輸入設(shè)備向CPU發(fā)出完成中斷請(qǐng)求信號(hào)發(fā)出完成中斷請(qǐng)求信號(hào);4、處理機(jī)響應(yīng)中斷、處理機(jī)響應(yīng)中斷,處理該中斷處理該中斷,并喚醒等待輸入完成的進(jìn)程并喚醒等待輸入完成的進(jìn)程;5、在以后的某個(gè)時(shí)期、在以后的某個(gè)時(shí)期,該程序被調(diào)度到后該程序被調(diào)度到后,繼續(xù)運(yùn)行。繼續(xù)運(yùn)行。2022-8-1133圖圖5-7 中斷驅(qū)動(dòng)方式的流程中斷驅(qū)動(dòng)方式的流程 2022-8-1134中斷控制方式的中斷控制方式的特點(diǎn)特點(diǎn)中斷控制方式比程序直接控制方式提高了中斷控

25、制方式比程序直接控制方式提高了CPU的的利用率。利用率。每輸入輸出一個(gè)數(shù)據(jù)都發(fā)生中斷每輸入輸出一個(gè)數(shù)據(jù)都發(fā)生中斷,傳輸一次數(shù)據(jù)傳輸一次數(shù)據(jù)需要多次中斷需要多次中斷,浪費(fèi)了浪費(fèi)了CPU的處理時(shí)間。的處理時(shí)間。I/O以字節(jié)為單位以字節(jié)為單位CPU與與I/O設(shè)備并行操作。設(shè)備并行操作。2022-8-11355.2.1 程序程序I/O方式方式5.2.2 中斷驅(qū)動(dòng)中斷驅(qū)動(dòng)I/O方式方式5.2.3 直接存儲(chǔ)器訪問直接存儲(chǔ)器訪問DMA I/O控制方式控制方式5.2.4 I/O通道控制方式通道控制方式2022-8-11365.2.3 直接存儲(chǔ)器訪問直接存儲(chǔ)器訪問DMA I/O控制方式控制方式 1.DMA(Di

26、rect Memory Access)控制方式的引入控制方式的引入 中斷驅(qū)動(dòng)中斷驅(qū)動(dòng)I/O是以是以字節(jié)字節(jié)為單位的。每完成一個(gè)字節(jié)的為單位的。每完成一個(gè)字節(jié)的I/O,控制器便向控制器便向CPU發(fā)一中斷發(fā)一中斷,請(qǐng)求請(qǐng)求CPU中斷處理。例如中斷處理。例如,為了從磁盤中讀出為了從磁盤中讀出1KB的數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)塊,需要中斷需要中斷1K次次CPU。直接存儲(chǔ)器存取控制方式的直接存儲(chǔ)器存取控制方式的概念概念 是指對(duì)是指對(duì)I/O設(shè)備的控制由設(shè)備的控制由DMA控制器完成控制器完成,在在DMA控制控制器的作用下器的作用下,設(shè)備和主存之間可以成批地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換設(shè)備和主存之間可以成批地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,而不用而不用CP

27、U的干涉。的干涉。2022-8-1137圖圖5-8 DMA控制器的組成控制器的組成 2.DMA控制器的組成控制器的組成主機(jī)與主機(jī)與DMA控制器的接口控制器的接口DMA控制器與塊設(shè)備的接口控制器與塊設(shè)備的接口I/O控制邏輯控制邏輯2022-8-1138 為了實(shí)現(xiàn)在主機(jī)與控制器之間成塊數(shù)據(jù)的直接交換為了實(shí)現(xiàn)在主機(jī)與控制器之間成塊數(shù)據(jù)的直接交換,必須必須在在DMA控制器中設(shè)置如下控制器中設(shè)置如下四類寄存器四類寄存器:(1)命令命令/狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器CR。用于接收從。用于接收從CPU發(fā)來的發(fā)來的I/O命令或命令或有關(guān)控制信息有關(guān)控制信息,或設(shè)備的狀態(tài)?；蛟O(shè)備的狀態(tài)。(2)內(nèi)存地址寄存器內(nèi)存地址寄存

28、器MAR。在輸入時(shí)。在輸入時(shí),它存放把數(shù)據(jù)從設(shè)備它存放把數(shù)據(jù)從設(shè)備傳送到內(nèi)存的起始目標(biāo)地址傳送到內(nèi)存的起始目標(biāo)地址;在輸出時(shí)在輸出時(shí),它存放由內(nèi)存到設(shè)備它存放由內(nèi)存到設(shè)備的內(nèi)存源地址。的內(nèi)存源地址。(3)數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器DR。用于暫存從設(shè)備到內(nèi)存。用于暫存從設(shè)備到內(nèi)存,或從內(nèi)存到設(shè)或從內(nèi)存到設(shè)備的數(shù)據(jù)。備的數(shù)據(jù)。(4)數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器DC。存放本次。存放本次CPU要讀或?qū)懙淖忠x或?qū)懙淖?節(jié)節(jié))數(shù)。數(shù)。2022-8-1139直接存儲(chǔ)器存取控制方式的直接存儲(chǔ)器存取控制方式的步驟步驟當(dāng)進(jìn)程要求設(shè)備輸入一批數(shù)據(jù)時(shí)當(dāng)進(jìn)程要求設(shè)備輸入一批數(shù)據(jù)時(shí),CPU將設(shè)備存放輸將設(shè)備存放輸入數(shù)據(jù)的內(nèi)存始址以及

29、要傳送的字節(jié)數(shù)分別送入入數(shù)據(jù)的內(nèi)存始址以及要傳送的字節(jié)數(shù)分別送入DMA控制器中的地址寄存器和傳送字節(jié)計(jì)數(shù)器控制器中的地址寄存器和傳送字節(jié)計(jì)數(shù)器;另外另外,還要將中斷位和啟動(dòng)位置為還要將中斷位和啟動(dòng)位置為1,以啟動(dòng)設(shè)備開始進(jìn)行數(shù)以啟動(dòng)設(shè)備開始進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入并允許中斷。據(jù)輸入并允許中斷。發(fā)出數(shù)據(jù)要求的進(jìn)程進(jìn)入等待狀態(tài)發(fā)出數(shù)據(jù)要求的進(jìn)程進(jìn)入等待狀態(tài),進(jìn)程調(diào)度程序調(diào)進(jìn)程調(diào)度程序調(diào)度其他進(jìn)程占據(jù)度其他進(jìn)程占據(jù)CPU。輸入設(shè)備不斷地挪用輸入設(shè)備不斷地挪用CPU工作周期工作周期,將數(shù)據(jù)寄存器中將數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)源源不斷地寫入內(nèi)存的數(shù)據(jù)源源不斷地寫入內(nèi)存,直到所要求的字節(jié)全部直到所要求的字節(jié)全部傳送完畢。傳送

30、完畢。DMA控制器在傳送字節(jié)數(shù)完成時(shí)控制器在傳送字節(jié)數(shù)完成時(shí),通過中斷請(qǐng)求線發(fā)通過中斷請(qǐng)求線發(fā)出中斷信號(hào)出中斷信號(hào),CPU收到中斷信號(hào)后轉(zhuǎn)中斷處理程序收到中斷信號(hào)后轉(zhuǎn)中斷處理程序,喚喚醒等待輸入完成的進(jìn)程醒等待輸入完成的進(jìn)程,并返回被中斷的程序。并返回被中斷的程序。在以后的某個(gè)時(shí)刻在以后的某個(gè)時(shí)刻,進(jìn)程調(diào)度程序選中提出請(qǐng)求輸入進(jìn)程調(diào)度程序選中提出請(qǐng)求輸入的進(jìn)程的進(jìn)程,該進(jìn)程從指定的內(nèi)存始址取出數(shù)據(jù)做進(jìn)一步該進(jìn)程從指定的內(nèi)存始址取出數(shù)據(jù)做進(jìn)一步處理。處理。2022-8-1140圖圖5-7 DMA方式的流程方式的流程 2022-8-11413.DMA工作過程工作過程 圖圖5-9 DMA方式的工作流

31、程方式的工作流程 2022-8-1142特點(diǎn)特點(diǎn)(1)數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝皇菙?shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝皇菙?shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊(連續(xù)連續(xù))(2)大大減少中斷次數(shù)大大減少中斷次數(shù)(3)所傳送的數(shù)據(jù)是從設(shè)備直接送入內(nèi)存的所傳送的數(shù)據(jù)是從設(shè)備直接送入內(nèi)存的,或者相反或者相反(4)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)干預(yù),整塊數(shù)據(jù)的傳送是在整塊數(shù)據(jù)的傳送是在DMA控制器控制下完成的。控制器控制下完成的。(5)I/O數(shù)據(jù)傳輸速度快數(shù)據(jù)傳輸速度快,CPU負(fù)擔(dān)少。負(fù)擔(dān)少。(6)在在DMA方式下方式下,數(shù)據(jù)的傳送方向、存放數(shù)據(jù)的內(nèi)存始址數(shù)據(jù)的傳送方向、存放數(shù)據(jù)的內(nèi)存始址及

32、傳送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度等都由及傳送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度等都由CPU控制。每臺(tái)設(shè)備需要配一控制。每臺(tái)設(shè)備需要配一個(gè)個(gè)DMA控制器?？刂破?。2022-8-11435.2.1 程序程序I/O方式方式5.2.2 中斷驅(qū)動(dòng)中斷驅(qū)動(dòng)I/O方式方式5.2.3 直接存儲(chǔ)器訪問直接存儲(chǔ)器訪問DMA I/O控制方式控制方式5.2.4 I/O通道控制方式通道控制方式2022-8-11445.2.4 I/O通道控制方式通道控制方式 通道控制方式的通道控制方式的概念概念 是一種以內(nèi)存為中心是一種以內(nèi)存為中心,是設(shè)備與內(nèi)存直接交換數(shù)據(jù)的是設(shè)備與內(nèi)存直接交換數(shù)據(jù)的控制方式?？刂品绞?。CPU只需要發(fā)出啟動(dòng)指令只需要發(fā)出啟動(dòng)指令,指出通道相應(yīng)的

33、操指出通道相應(yīng)的操作和作和I/O設(shè)備設(shè)備,該指令就可以啟動(dòng)通道并使該通道從內(nèi)存該指令就可以啟動(dòng)通道并使該通道從內(nèi)存中調(diào)出相應(yīng)的通道指令執(zhí)行。中調(diào)出相應(yīng)的通道指令執(zhí)行。2022-8-11451.I/O通道控制方式的引入通道控制方式的引入 與與DMA類似類似,是以內(nèi)存為中心的數(shù)據(jù)交換方式是以內(nèi)存為中心的數(shù)據(jù)交換方式它可進(jìn)一步減少它可進(jìn)一步減少CPU的干預(yù)的干預(yù),即把對(duì)即把對(duì)一個(gè)一個(gè)數(shù)據(jù)塊的讀數(shù)據(jù)塊的讀(或或?qū)憣?為單位的干預(yù)為單位的干預(yù),減少為對(duì)減少為對(duì)一組一組數(shù)據(jù)塊的讀數(shù)據(jù)塊的讀(或?qū)懟驅(qū)?及有及有關(guān)的控制和管理為單位的干預(yù)關(guān)的控制和管理為單位的干預(yù)一個(gè)通道控制多臺(tái)設(shè)備一個(gè)通道控制多臺(tái)設(shè)備CPU

34、僅在僅在I/O操作的開始和結(jié)束時(shí)花費(fèi)少量時(shí)間處理與操作的開始和結(jié)束時(shí)花費(fèi)少量時(shí)間處理與I/O有關(guān)的工作有關(guān)的工作可實(shí)現(xiàn)可實(shí)現(xiàn)CPU、通道和、通道和I/O設(shè)備三者的并行操作設(shè)備三者的并行操作,從而更有從而更有效地提高整個(gè)系統(tǒng)的資源利用率效地提高整個(gè)系統(tǒng)的資源利用率2022-8-1146通道控制方式的通道控制方式的步驟步驟 當(dāng)進(jìn)程要求輸入數(shù)據(jù)時(shí)當(dāng)進(jìn)程要求輸入數(shù)據(jù)時(shí),CPU發(fā)啟動(dòng)指令指明發(fā)啟動(dòng)指令指明I/O操作、操作、設(shè)備號(hào)和對(duì)應(yīng)通道。設(shè)備號(hào)和對(duì)應(yīng)通道。對(duì)應(yīng)通道接收到對(duì)應(yīng)通道接收到CPU發(fā)來的啟動(dòng)指令后發(fā)來的啟動(dòng)指令后,把存放在內(nèi)存把存放在內(nèi)存中的通道指令程序讀出中的通道指令程序讀出,并執(zhí)行通道程序

35、并執(zhí)行通道程序,控制設(shè)備將控制設(shè)備將數(shù)據(jù)傳送到內(nèi)存中指定的區(qū)域。數(shù)據(jù)傳送到內(nèi)存中指定的區(qū)域。若數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束若數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束,則向則向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求。發(fā)出中斷請(qǐng)求。CPU收到中收到中斷信號(hào)后轉(zhuǎn)中斷處理程序斷信號(hào)后轉(zhuǎn)中斷處理程序,喚醒等待輸入完成的進(jìn)程喚醒等待輸入完成的進(jìn)程,并返回被中斷的程序。并返回被中斷的程序。在以后的某個(gè)時(shí)刻在以后的某個(gè)時(shí)刻,進(jìn)程調(diào)度程序選中提出請(qǐng)求輸入進(jìn)程調(diào)度程序選中提出請(qǐng)求輸入的進(jìn)程的進(jìn)程,該進(jìn)程從指定的內(nèi)存始址取出數(shù)據(jù)做進(jìn)一步該進(jìn)程從指定的內(nèi)存始址取出數(shù)據(jù)做進(jìn)一步處理。處理。2022-8-1147圖圖 通道的工作流程通道的工作流程 2022-8-1148數(shù)組選擇通道數(shù)

36、組選擇通道2022-8-1149通道控制方式通道控制方式特點(diǎn)特點(diǎn):I/O通道是一種特殊的通道是一種特殊的處理器處理器,它具有執(zhí)行它具有執(zhí)行I/O操作指令的能力。操作指令的能力。I/O通道通過執(zhí)行通道通道通過執(zhí)行通道(I/O)程序來控制程序來控制I/O操作操作,完成完成I/O任務(wù)。任務(wù)。通道程序是放在通道程序是放在內(nèi)存內(nèi)存中的中的,即通道與即通道與CPU共享內(nèi)存。共享內(nèi)存。CPU、通道、通道、I/O設(shè)備三者設(shè)備三者并行并行工作。工作。能傳送能傳送多個(gè)多個(gè)數(shù)據(jù)塊。數(shù)據(jù)塊。2022-8-11502.通道程序通道程序(1)操作碼操作碼規(guī)定指令所執(zhí)行的操作規(guī)定指令所執(zhí)行的操作,如讀、寫、控制等如讀、寫、

37、控制等(2)內(nèi)存地址內(nèi)存地址標(biāo)明字符送入內(nèi)存或從內(nèi)存取出的內(nèi)存首址標(biāo)明字符送入內(nèi)存或從內(nèi)存取出的內(nèi)存首址(3)計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)本條指令所要讀本條指令所要讀/寫的字節(jié)數(shù)寫的字節(jié)數(shù)(4)通道程序結(jié)束位通道程序結(jié)束位表示通道程序是否結(jié)束表示通道程序是否結(jié)束,P=1表示結(jié)束表示結(jié)束(5)記錄結(jié)束標(biāo)志記錄結(jié)束標(biāo)志R=0,表示本指令與下一指令處理同一個(gè)記錄表示本指令與下一指令處理同一個(gè)記錄;R=1表表示處理某記錄的最后一條指令示處理某記錄的最后一條指令2022-8-1151操作操作 P PR R計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)內(nèi)存地址內(nèi)存地址WRITE WRITE 0 00 08080813813WRITEWRITE0 00 01401

38、4010341034WRITEWRITE0 01 1606058305830WRITEWRITE0 01 130030020002000WRITEWRITE0 00 025025018501850WRITEWRITE1 11 1250250720720寫成一寫成一條紀(jì)錄條紀(jì)錄寫成一寫成一條紀(jì)錄條紀(jì)錄寫成一寫成一條紀(jì)錄條紀(jì)錄通道程序是否通道程序是否結(jié)束結(jié)束,P=1表示表示結(jié)束結(jié)束與下一指令處理與下一指令處理是否同一個(gè)記錄是否同一個(gè)記錄2022-8-1152內(nèi)容概述內(nèi)容概述5.1 I/O系統(tǒng)系統(tǒng) 5.2 I/O控制方式控制方式 5.3 緩沖管理緩沖管理 5.4 設(shè)備分配設(shè)備分配 5.5 設(shè)備處理設(shè)

39、備處理 5.6 磁盤存儲(chǔ)器管理磁盤存儲(chǔ)器管理 2022-8-11535.3.1 緩沖的引入緩沖的引入5.3.2 單緩沖和雙緩沖單緩沖和雙緩沖5.3.3 循環(huán)緩沖循環(huán)緩沖5.3.4 緩沖池緩沖池(Buffer Pool)2022-8-11545.3.1 緩沖的引入緩沖的引入(1)緩和緩和CPU與與I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾。設(shè)備間速度不匹配的矛盾。(2)減少對(duì)減少對(duì)CPU的中斷頻率的中斷頻率,放寬對(duì)放寬對(duì)CPU中斷響應(yīng)時(shí)間中斷響應(yīng)時(shí)間的限制。的限制。(3)提高提高CPU和和I/O設(shè)備之間的并行性。設(shè)備之間的并行性。(4）解決數(shù)據(jù)粒度不匹配的問題。）解決數(shù)據(jù)粒度不匹配的問題。2022-8-115

40、5圖圖5-10 利用緩沖寄存器實(shí)現(xiàn)緩沖利用緩沖寄存器實(shí)現(xiàn)緩沖 2022-8-1156對(duì)緩沖區(qū)的理解對(duì)緩沖區(qū)的理解 緩沖是提高緩沖是提高CPU與外設(shè)并行程度的一種技術(shù)。與外設(shè)并行程度的一種技術(shù)。凡是數(shù)據(jù)來到速度和離去速度不同的地方都可以使凡是數(shù)據(jù)來到速度和離去速度不同的地方都可以使用緩沖區(qū)。如用緩沖區(qū)。如CPU與內(nèi)存之間有高速緩存與內(nèi)存之間有高速緩存(Cache Memory),主存與顯示器之間有顯示緩存主存與顯示器之間有顯示緩存,主存與打主存與打印機(jī)之間有打印緩存等等。印機(jī)之間有打印緩存等等。緩沖的實(shí)現(xiàn)方式有緩沖的實(shí)現(xiàn)方式有兩種兩種:一是一是,采用硬件緩沖器實(shí)現(xiàn)采用硬件緩沖器實(shí)現(xiàn);二是二是,在

41、內(nèi)存劃出一塊區(qū)域在內(nèi)存劃出一塊區(qū)域,專門用來存放臨時(shí)輸入專門用來存放臨時(shí)輸入輸出的數(shù)據(jù)輸出的數(shù)據(jù),這個(gè)區(qū)域稱為緩沖區(qū)。這個(gè)區(qū)域稱為緩沖區(qū)。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置緩沖區(qū)的個(gè)數(shù)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置緩沖區(qū)的個(gè)數(shù),將緩沖技術(shù)分為將緩沖技術(shù)分為:單緩單緩沖、雙緩沖、循環(huán)緩沖、緩沖池沖、雙緩沖、循環(huán)緩沖、緩沖池。2022-8-11575.3.1 緩沖的引入緩沖的引入5.3.2 單緩沖和雙緩沖單緩沖和雙緩沖5.3.3 循環(huán)緩沖循環(huán)緩沖5.3.4 緩沖池緩沖池(Buffer Pool)2022-8-11585.3.2 單緩沖和雙緩沖單緩沖和雙緩沖 1.單緩沖單緩沖(Single Buffer)圖圖5-11 單緩沖工作示意圖單緩

42、沖工作示意圖 工作區(qū)工作區(qū)處理處理(C)緩沖區(qū)緩沖區(qū)傳送傳送(M)輸入輸入(T)I/O設(shè)備設(shè)備(a)T1M1C1T2M2C2T3M3C3T4t(b)用戶進(jìn)程用戶進(jìn)程串行串行2022-8-11592.雙緩沖雙緩沖(Double Buffer)圖圖5-12 雙緩沖工作示意圖雙緩沖工作示意圖 工作區(qū)工作區(qū)用戶進(jìn)程用戶進(jìn)程緩沖區(qū)緩沖區(qū)1緩沖區(qū)緩沖區(qū)2I/O 設(shè)備設(shè)備T1(緩沖1)M1C1M2C2M3C3T2(緩沖2)T3(緩沖3)M4C4T4(緩沖4)(a)(b)并行并行2022-8-1160圖圖5-13 雙機(jī)通信時(shí)緩沖區(qū)的設(shè)置雙機(jī)通信時(shí)緩沖區(qū)的設(shè)置 實(shí)現(xiàn)了雙向?qū)崿F(xiàn)了雙向數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸緩沖區(qū)緩沖區(qū)緩

43、沖區(qū)緩沖區(qū)A機(jī)機(jī)B機(jī)機(jī)(a)單緩沖單緩沖發(fā)送發(fā)送緩沖區(qū)緩沖區(qū)接收接收緩沖區(qū)緩沖區(qū)接收接收緩沖區(qū)緩沖區(qū)發(fā)送發(fā)送緩沖區(qū)緩沖區(qū)A機(jī)機(jī)B機(jī)機(jī)(b)雙緩沖雙緩沖只能實(shí)現(xiàn)單向只能實(shí)現(xiàn)單向的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸為了實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸，必須在兩臺(tái)機(jī)器中都設(shè)置兩個(gè)緩沖區(qū)，一個(gè)用作發(fā)送緩沖區(qū)，另一個(gè)用作接收緩沖區(qū)。2022-8-11615.3.1 緩沖的引入緩沖的引入5.3.2 單緩沖和雙緩沖單緩沖和雙緩沖5.3.3 循環(huán)緩沖循環(huán)緩沖5.3.4 緩沖池緩沖池(Buffer Pool)2022-8-1162循環(huán)緩沖的循環(huán)緩沖的引入引入當(dāng)輸入與輸出速度基本匹配時(shí)當(dāng)輸入與輸出速度基本匹配時(shí),雙緩沖能獲得較好效果雙緩沖能獲得

44、較好效果;當(dāng)速度當(dāng)速度相差較大相差較大時(shí)時(shí),可引入多個(gè)緩沖可引入多個(gè)緩沖,組織成循環(huán)緩沖的組織成循環(huán)緩沖的形式形式1.循環(huán)緩沖的組成循環(huán)緩沖的組成多個(gè)緩沖區(qū)多個(gè)緩沖區(qū)用于裝輸入數(shù)據(jù)的空緩沖區(qū)用于裝輸入數(shù)據(jù)的空緩沖區(qū)R已裝滿數(shù)據(jù)的滿緩沖區(qū)已裝滿數(shù)據(jù)的滿緩沖區(qū)G計(jì)算進(jìn)程正在使用的現(xiàn)行工作緩沖區(qū)計(jì)算進(jìn)程正在使用的現(xiàn)行工作緩沖區(qū)C多個(gè)指針多個(gè)指針指示計(jì)算進(jìn)程下一可用緩沖區(qū)指示計(jì)算進(jìn)程下一可用緩沖區(qū)Nextg指示輸入進(jìn)程下一可用空緩沖區(qū)指示輸入進(jìn)程下一可用空緩沖區(qū)Nexti指示計(jì)算進(jìn)程正在使用的緩沖區(qū)指示計(jì)算進(jìn)程正在使用的緩沖區(qū)Current2022-8-1163圖圖5-14 循環(huán)緩沖循環(huán)緩沖 RGGG

45、RG165423NextiNextgRGGGRC165423NextiNextgcurrent工作工作緩沖緩沖區(qū)區(qū)滿滿緩緩沖沖區(qū)區(qū)空空緩緩沖沖區(qū)區(qū)2022-8-11642.循環(huán)緩沖區(qū)的使用循環(huán)緩沖區(qū)的使用(1)Getbuf過程過程為計(jì)算進(jìn)程和輸入進(jìn)程提供緩沖區(qū)為計(jì)算進(jìn)程和輸入進(jìn)程提供緩沖區(qū),并移動(dòng)指針并移動(dòng)指針(2)Releasebuf過程過程當(dāng)計(jì)算進(jìn)程或輸入使用完緩沖區(qū)后當(dāng)計(jì)算進(jìn)程或輸入使用完緩沖區(qū)后,調(diào)用過程將緩沖調(diào)用過程將緩沖區(qū)釋放區(qū)釋放3.進(jìn)程同步進(jìn)程同步(1)Nexti指針追趕上指針追趕上Nextg指針指針輸入進(jìn)程速度大于計(jì)算進(jìn)程輸入進(jìn)程速度大于計(jì)算進(jìn)程,全部空緩沖區(qū)全部空緩沖區(qū)已滿

46、已滿,無可無可用緩沖區(qū)用緩沖區(qū),輸入進(jìn)程阻塞輸入進(jìn)程阻塞(2)Nextg指針追趕上指針追趕上Nexti指針指針計(jì)算進(jìn)程速度大于輸入進(jìn)程計(jì)算進(jìn)程速度大于輸入進(jìn)程,全部緩沖區(qū)全部緩沖區(qū)空空,無可用數(shù)無可用數(shù)據(jù)據(jù),計(jì)算進(jìn)程阻塞計(jì)算進(jìn)程阻塞2022-8-11655.3.1 緩沖的引入緩沖的引入5.3.2 單緩沖和雙緩沖單緩沖和雙緩沖5.3.3 循環(huán)緩沖循環(huán)緩沖5.3.4 緩沖池緩沖池(Buffer Pool)2022-8-11665.3.4 緩沖池緩沖池(Buffer Pool)1.緩沖池的組成緩沖池的組成專用緩沖專用緩沖的利用率不高的利用率不高,因此設(shè)置公用緩沖池因此設(shè)置公用緩沖池,其中至少應(yīng)其中至

47、少應(yīng)含有以下含有以下三種三種類型的緩沖區(qū)類型的緩沖區(qū):空空(閑閑)緩沖區(qū)緩沖區(qū);裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū);裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)。裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)。為了管理上的方便為了管理上的方便,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,于是可形成以下于是可形成以下三個(gè)三個(gè)隊(duì)列隊(duì)列:(1)空緩沖隊(duì)列空緩沖隊(duì)列emq。由。由空緩沖區(qū)空緩沖區(qū)所鏈成的隊(duì)列所鏈成的隊(duì)列;(2)輸入隊(duì)列輸入隊(duì)列inq。由。由裝滿輸入數(shù)據(jù)裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)所鏈成的隊(duì)列的緩沖區(qū)所鏈成的隊(duì)列;(3)輸出隊(duì)列輸出隊(duì)列outq。由。由裝滿輸出數(shù)據(jù)裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)所鏈成的隊(duì)列。的緩沖區(qū)所鏈成的隊(duì)列

48、。2022-8-11672.Getbuf過程和過程和Putbuf過程過程 Procedure Getbuf(type)/用于從用于從type所指定的隊(duì)列的隊(duì)首所指定的隊(duì)列的隊(duì)首 begin /,摘下一個(gè)緩沖區(qū)摘下一個(gè)緩沖區(qū) P(RS(type);P(MS(type);B(number):=Takebuf(type);/從隊(duì)首摘下一個(gè)緩沖區(qū)從隊(duì)首摘下一個(gè)緩沖區(qū) V(MS(type);end Procedure Putbuf(type,number)/用于將用參數(shù)用于將用參數(shù)number所指示的緩沖區(qū)所指示的緩沖區(qū) begin /,掛在掛在type隊(duì)列上隊(duì)列上 P(MS(type);Addbuf(

49、type,number);/將指定緩沖區(qū)掛在將指定緩沖區(qū)掛在type指定隊(duì)列上指定隊(duì)列上 V(MS(type);V(RS(type);end 資源信號(hào)資源信號(hào)量量互斥信號(hào)互斥信號(hào)量量2022-8-1168收容輸入收容輸入提取輸入提取輸入收容輸出收容輸出提取輸出提取輸出2022-8-11693.緩沖區(qū)的工作方式緩沖區(qū)的工作方式 圖圖5-15 緩沖區(qū)的工作方式緩沖區(qū)的工作方式 hinsoutsinhout收容輸入收容輸入提取輸出用用戶戶進(jìn)進(jìn)程程提取輸入收容輸出收容輸出緩沖 池Getbuf(emq)Getbuf(emq)Putbuf(inq,hin)Putbuf(inq,hin)Getbuf(inq

50、)Getbuf(inq)Putbuf(emp,sin)Putbuf(emp,sin)2022-8-1170hinhoutsinsout 收容輸入收容輸入提取輸出提取輸出 提取輸入提取輸入收容輸出收容輸出 P Pu ut tb bu uf f(i in nq q,h hi in n)P Pu ut tb bu uf f(e em mq q,s si in n)輸入輸入(鍵盤鍵盤)G Ge et tb bu uf f(e em mq q)首首.尾尾輸入隊(duì)列輸入隊(duì)列inqinq首首.尾尾空緩沖隊(duì)列空緩沖隊(duì)列emqemq 用戶用戶程序程序 首首.尾尾輸出隊(duì)列輸出隊(duì)列outqoutq G Ge et t

51、b bu uf f(e em mq q)P Pu ut tb bu uf f(o ou ut tq q,h ho ou ut t)輸出輸出(打印機(jī)打印機(jī))用戶用戶程序程序G Ge et tb bu uf f(i in nq q)P Pu ut tb bu uf f(e em mq q,s so ou ut t)G Ge et tb bu uf f(o ou ut tq q)收容輸入工收容輸入工作緩沖區(qū)作緩沖區(qū)收容輸出工收容輸出工作緩沖區(qū)作緩沖區(qū)提取輸入工提取輸入工作緩沖區(qū)作緩沖區(qū)提出輸出工提出輸出工作緩沖區(qū)作緩沖區(qū)1231231231232022-8-1171內(nèi)容概述內(nèi)容概述5.1 I/O系統(tǒng)

52、系統(tǒng) 5.2 I/O控制方式控制方式 5.3 緩沖管理緩沖管理 5.4 設(shè)備分配設(shè)備分配 5.5 設(shè)備處理設(shè)備處理 5.6 磁盤存儲(chǔ)器管理磁盤存儲(chǔ)器管理 2022-8-11725.4.1 設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)5.4.2 設(shè)備分配時(shí)應(yīng)考慮的因素設(shè)備分配時(shí)應(yīng)考慮的因素5.4.3 設(shè)備獨(dú)立性設(shè)備獨(dú)立性5.4.4 獨(dú)占設(shè)備的分配程序獨(dú)占設(shè)備的分配程序5.4.5 SPOOLing技術(shù)技術(shù)2022-8-1173在多道程序環(huán)境下在多道程序環(huán)境下,系統(tǒng)中的設(shè)備所有進(jìn)程共享系統(tǒng)中的設(shè)備所有進(jìn)程共享,為防止進(jìn)為防止進(jìn)程對(duì)系統(tǒng)資源的無序競(jìng)爭(zhēng)程對(duì)系統(tǒng)資源的無序競(jìng)爭(zhēng),必須由系統(tǒng)統(tǒng)一分配設(shè)備必須由系統(tǒng)

53、統(tǒng)一分配設(shè)備為確保為確保CPU與設(shè)備之間能進(jìn)行通信與設(shè)備之間能進(jìn)行通信,還應(yīng)分配相應(yīng)的還應(yīng)分配相應(yīng)的控制器控制器和和通道通道為實(shí)現(xiàn)設(shè)備分配為實(shí)現(xiàn)設(shè)備分配,系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2022-8-11741.設(shè)備控制表設(shè)備控制表DCT2.控制器控制表控制器控制表COCT3.通道控制表通道控制表CHCT4.系統(tǒng)設(shè)備表系統(tǒng)設(shè)備表SDT 2022-8-11751.設(shè)備控制表設(shè)備控制表DCT 圖圖5-20 設(shè)備控制表設(shè)備控制表 設(shè)備類型 設(shè)備類型 type設(shè)備標(biāo)識(shí)符：設(shè)備標(biāo)識(shí)符：deviceid設(shè)備狀態(tài)：等待/不等待 忙/閑設(shè)備狀態(tài)：等待/不等待 忙/閑指向控制器表的指針指向控

54、制器表的指針重復(fù)執(zhí)行次數(shù)或時(shí)間重復(fù)執(zhí)行次數(shù)或時(shí)間設(shè)備隊(duì)列的隊(duì)首指針設(shè)備隊(duì)列的隊(duì)首指針DCT 1DCT 2DCT n設(shè)設(shè)備備控控制制表表集集合合 系統(tǒng)為每個(gè)設(shè)備配置一張系統(tǒng)為每個(gè)設(shè)備配置一張?jiān)O(shè)備控制表設(shè)備控制表,用于記錄設(shè)備的特性及用于記錄設(shè)備的特性及I/O控制器連接的情況。控制器連接的情況。每個(gè)設(shè)備一張，記錄本設(shè)備的情況每個(gè)設(shè)備一張，記錄本設(shè)備的情況2022-8-11762.控制器控制表、通道控制表和系統(tǒng)設(shè)備表控制器控制表、通道控制表和系統(tǒng)設(shè)備表 圖圖5-21 COCT、CHCT和和SDT表表 每個(gè)每個(gè)控制器配置控制器配置一張一張表表,它反映控制器的使用狀態(tài)以及和通它反映控制器的使用狀態(tài)以及和

55、通道的連接狀況等。道的連接狀況等。一個(gè)控制器一張一個(gè)控制器一張2022-8-1177圖圖5-21 COCT、CHCT和和SDT表表 為每個(gè)通道配置為每個(gè)通道配置一張一張表表,它反映通道的使用狀態(tài)。它反映通道的使用狀態(tài)。一個(gè)通道一張一個(gè)通道一張2022-8-1178圖圖5-21 COCT、CHCT和和SDT表表 它記錄已被連接到系統(tǒng)中的所有物理設(shè)備的情況它記錄已被連接到系統(tǒng)中的所有物理設(shè)備的情況,每個(gè)物每個(gè)物理設(shè)備占一個(gè)表目。整個(gè)理設(shè)備占一個(gè)表目。整個(gè)系統(tǒng)配置一張系統(tǒng)配置一張。整個(gè)系統(tǒng)一張，記錄已被連接到系統(tǒng)中的所有物理設(shè)備的情況整個(gè)系統(tǒng)一張，記錄已被連接到系統(tǒng)中的所有物理設(shè)備的情況2022-8

56、-11795.4.1 設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)5.4.2 設(shè)備分配時(shí)應(yīng)考慮的因素設(shè)備分配時(shí)應(yīng)考慮的因素5.4.3 設(shè)備獨(dú)立性設(shè)備獨(dú)立性5.4.4 獨(dú)占設(shè)備的分配程序獨(dú)占設(shè)備的分配程序5.4.5 SPOOLing技術(shù)技術(shù)2022-8-11805.4.2 設(shè)備分配時(shí)應(yīng)考慮的因素設(shè)備分配時(shí)應(yīng)考慮的因素1.設(shè)備的固有屬性設(shè)備的固有屬性(1)獨(dú)占性獨(dú)占性 獨(dú)占設(shè)備是不能同時(shí)共用的設(shè)備獨(dú)占設(shè)備是不能同時(shí)共用的設(shè)備,即在一段時(shí)間內(nèi)即在一段時(shí)間內(nèi),該設(shè)備只允許一個(gè)進(jìn)程獨(dú)占。該設(shè)備只允許一個(gè)進(jìn)程獨(dú)占。(2)共享性共享性 允許多個(gè)進(jìn)程同時(shí)共享允許多個(gè)進(jìn)程同時(shí)共享(3)可虛擬性可虛擬性 虛擬設(shè)備是利

57、用某種技術(shù)把獨(dú)占設(shè)備改造成可由虛擬設(shè)備是利用某種技術(shù)把獨(dú)占設(shè)備改造成可由多個(gè)進(jìn)程共用的設(shè)備。多個(gè)進(jìn)程共用的設(shè)備。2022-8-11812.以上三種設(shè)備對(duì)應(yīng)的分配策略以上三種設(shè)備對(duì)應(yīng)的分配策略(1)獨(dú)占設(shè)備獨(dú)占設(shè)備缺點(diǎn)缺點(diǎn):設(shè)備不能充分利用設(shè)備不能充分利用,防止死鎖防止死鎖(2)共享設(shè)備共享設(shè)備注意各進(jìn)程的訪問次序進(jìn)行合理調(diào)度注意各進(jìn)程的訪問次序進(jìn)行合理調(diào)度(3)虛擬設(shè)備虛擬設(shè)備2022-8-11822.設(shè)備分配算法設(shè)備分配算法(1)先來先服務(wù)先來先服務(wù)(2)優(yōu)先級(jí)高者優(yōu)先優(yōu)先級(jí)高者優(yōu)先3.設(shè)備分配中的安全性設(shè)備分配中的安全性(1)安全分配方式安全分配方式每當(dāng)進(jìn)程發(fā)出每當(dāng)進(jìn)程發(fā)出I/O請(qǐng)求后請(qǐng)求

58、后,便進(jìn)入阻塞狀態(tài)便進(jìn)入阻塞狀態(tài),I/O操作完操作完成后喚醒成后喚醒摒棄了摒棄了“請(qǐng)求和保持請(qǐng)求和保持”條件條件,不會(huì)產(chǎn)生死鎖不會(huì)產(chǎn)生死鎖缺點(diǎn)缺點(diǎn):進(jìn)程進(jìn)展緩慢進(jìn)程進(jìn)展緩慢,即即CPU與與I/O設(shè)備串行工作的設(shè)備串行工作的(2)不安全分配方式不安全分配方式 進(jìn)程發(fā)出進(jìn)程發(fā)出I/O請(qǐng)求后仍繼續(xù)運(yùn)行請(qǐng)求后仍繼續(xù)運(yùn)行可操作多個(gè)設(shè)備可操作多個(gè)設(shè)備,推進(jìn)迅速快推進(jìn)迅速快缺點(diǎn)：可能缺點(diǎn)：可能產(chǎn)生死鎖產(chǎn)生死鎖2022-8-11835.4.1 設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)5.4.2 設(shè)備分配時(shí)應(yīng)考慮的因素設(shè)備分配時(shí)應(yīng)考慮的因素5.4.3 設(shè)備獨(dú)立性設(shè)備獨(dú)立性5.4.4 獨(dú)占設(shè)備的分配程序獨(dú)占設(shè)備的

59、分配程序5.4.5 SPOOLing技術(shù)技術(shù)2022-8-11845.4.3 設(shè)備獨(dú)立性設(shè)備獨(dú)立性 1.設(shè)備獨(dú)立性設(shè)備獨(dú)立性(Device Independence)的概念的概念為了提高為了提高OS的可適應(yīng)性和可擴(kuò)展性的可適應(yīng)性和可擴(kuò)展性,在現(xiàn)代在現(xiàn)代OS中都毫無中都毫無例外地實(shí)現(xiàn)了例外地實(shí)現(xiàn)了設(shè)備獨(dú)立性設(shè)備獨(dú)立性,也稱為也稱為設(shè)備無關(guān)性設(shè)備無關(guān)性其基本含義是其基本含義是:應(yīng)用程序獨(dú)立于具體使用的物理設(shè)備應(yīng)用程序獨(dú)立于具體使用的物理設(shè)備,即即是指用戶在編程序時(shí)所使用的設(shè)備與實(shí)際設(shè)備無關(guān)是指用戶在編程序時(shí)所使用的設(shè)備與實(shí)際設(shè)備無關(guān)。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性而引入了為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性而引入了邏輯設(shè)備邏輯

60、設(shè)備和和物理設(shè)備物理設(shè)備這這兩個(gè)概念兩個(gè)概念在應(yīng)用程序中在應(yīng)用程序中,使用使用邏輯設(shè)備邏輯設(shè)備名稱來請(qǐng)求使用某類設(shè)備名稱來請(qǐng)求使用某類設(shè)備;而系統(tǒng)在實(shí)際執(zhí)行時(shí)而系統(tǒng)在實(shí)際執(zhí)行時(shí),還必須使用還必須使用物理設(shè)備物理設(shè)備名稱名稱系統(tǒng)須具有將邏輯設(shè)備名稱轉(zhuǎn)換為某物理設(shè)備名稱的系統(tǒng)須具有將邏輯設(shè)備名稱轉(zhuǎn)換為某物理設(shè)備名稱的功能功能,這非常類似于存儲(chǔ)器管理中所介紹的這非常類似于存儲(chǔ)器管理中所介紹的邏輯地址邏輯地址和和物理地址物理地址的概念的概念2022-8-1185設(shè)備獨(dú)立性的設(shè)備獨(dú)立性的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)(1)設(shè)備分配時(shí)的設(shè)備分配時(shí)的靈活性靈活性系統(tǒng)可將該邏輯設(shè)備類中的任一臺(tái)分配給進(jìn)程使用系統(tǒng)可將該邏輯設(shè)備類中的

61、任一臺(tái)分配給進(jìn)程使用所有設(shè)備均占用時(shí)才阻塞所有設(shè)備均占用時(shí)才阻塞(2)易于實(shí)現(xiàn)易于實(shí)現(xiàn)I/O重定向重定向所謂所謂I/O重定向重定向,指用于指用于I/O操作的設(shè)備可以更換操作的設(shè)備可以更換,而不而不必變應(yīng)用程序必變應(yīng)用程序如調(diào)試程序時(shí)輸出到屏幕如調(diào)試程序時(shí)輸出到屏幕,而實(shí)際應(yīng)用時(shí)改為輸出到而實(shí)際應(yīng)用時(shí)改為輸出到打印機(jī)打印機(jī)(邏輯設(shè)備表中的顯示終端改為打印機(jī)邏輯設(shè)備表中的顯示終端改為打印機(jī))2022-8-11862.設(shè)備獨(dú)立性軟件設(shè)備獨(dú)立性軟件 為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性,必須在設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序上設(shè)置一層必須在設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序上設(shè)置一層軟件軟件,稱為設(shè)備獨(dú)立性軟件稱為設(shè)備獨(dú)立性軟件設(shè)備獨(dú)立性軟件

62、設(shè)備獨(dú)立性軟件主要功能主要功能(1)執(zhí)行所有設(shè)備的公有操作執(zhí)行所有設(shè)備的公有操作對(duì)獨(dú)立設(shè)備的對(duì)獨(dú)立設(shè)備的分配分配與與回收回收將將邏輯設(shè)備邏輯設(shè)備名映射為名映射為物理設(shè)備名物理設(shè)備名,進(jìn)一步可以找到相進(jìn)一步可以找到相應(yīng)物理設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)物理設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序?qū)υO(shè)備進(jìn)行保護(hù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行保護(hù),禁止用戶直接訪問設(shè)備禁止用戶直接訪問設(shè)備緩沖管理緩沖管理,即對(duì)字符設(shè)備和塊設(shè)備的緩沖區(qū)進(jìn)行有效即對(duì)字符設(shè)備和塊設(shè)備的緩沖區(qū)進(jìn)行有效的管理的管理差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制(2)向用戶層向用戶層(或文件層或文件層)軟件提供統(tǒng)一接口軟件提供統(tǒng)一接口無論何種設(shè)備無論何種設(shè)備,它們向用戶所提供的接口應(yīng)該是相它們向用戶所提供的接口應(yīng)該是

63、相同的同的對(duì)各種設(shè)備的讀操作對(duì)各種設(shè)備的讀操作,在應(yīng)用程序中都使用在應(yīng)用程序中都使用read;而而對(duì)各種設(shè)備的寫操作對(duì)各種設(shè)備的寫操作,也都使用也都使用write2022-8-1187圖圖5-19 邏輯設(shè)備表邏輯設(shè)備表 3.邏輯設(shè)備名到物理設(shè)備名映射的實(shí)現(xiàn)邏輯設(shè)備名到物理設(shè)備名映射的實(shí)現(xiàn)(1)邏輯設(shè)備表邏輯設(shè)備表(Lgical Unit Table)用于實(shí)現(xiàn)將應(yīng)用程序中的邏輯設(shè)備名映射為物理設(shè)用于實(shí)現(xiàn)將應(yīng)用程序中的邏輯設(shè)備名映射為物理設(shè)備名備名(2)邏輯設(shè)備表的設(shè)置邏輯設(shè)備表的設(shè)置整個(gè)系統(tǒng)中設(shè)置一張整個(gè)系統(tǒng)中設(shè)置一張LUT為每個(gè)用戶設(shè)置一張為每個(gè)用戶設(shè)置一張LUT缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不允許在不允許在L

64、UT中具有相同的中具有相同的邏輯設(shè)備名，這就邏輯設(shè)備名，這就是要求所有用戶不是要求所有用戶不使用相同的邏輯設(shè)使用相同的邏輯設(shè)備名。備名。2022-8-11885.4.1 設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)5.4.2 設(shè)備分配時(shí)應(yīng)考慮的因素設(shè)備分配時(shí)應(yīng)考慮的因素5.4.3 設(shè)備獨(dú)立性設(shè)備獨(dú)立性5.4.4 獨(dú)占設(shè)備的分配程序獨(dú)占設(shè)備的分配程序5.4.5 SPOOLing技術(shù)技術(shù)2022-8-11895.4.4 獨(dú)占設(shè)備的分配程序獨(dú)占設(shè)備的分配程序 1.基本的設(shè)備分配程序基本的設(shè)備分配程序(1)分配設(shè)備分配設(shè)備(2)分配控制器分配控制器(3)分配通道分配通道2022-8-1190設(shè)備設(shè)備1設(shè)備

65、設(shè)備2設(shè)備設(shè)備3設(shè)備設(shè)備4設(shè)備設(shè)備5設(shè)備設(shè)備6設(shè)備設(shè)備7控制器控制器1控制器控制器2控制器控制器3控制器控制器4通道通道1通道通道2存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器單通路單通路2022-8-1191圖圖 設(shè)備分配流程圖設(shè)備分配流程圖 不考慮設(shè)備獨(dú)立性不考慮設(shè)備獨(dú)立性不考慮多通路不考慮多通路2022-8-11922.設(shè)備分配程序的改進(jìn)設(shè)備分配程序的改進(jìn)基本分配程序的基本分配程序的問題問題(1)進(jìn)程以物理設(shè)備名提出進(jìn)程以物理設(shè)備名提出I/O請(qǐng)求請(qǐng)求,無設(shè)備獨(dú)立性無設(shè)備獨(dú)立性(2)采用單通路采用單通路I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),容易產(chǎn)生瓶頸容易產(chǎn)生瓶頸改進(jìn)方案改進(jìn)方案(1)增加設(shè)備獨(dú)立性增加設(shè)備獨(dú)立性(2)考慮多通路情況考

66、慮多通路情況2022-8-11935.4.1 設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)5.4.2 設(shè)備分配時(shí)應(yīng)考慮的因素設(shè)備分配時(shí)應(yīng)考慮的因素5.4.3 設(shè)備獨(dú)立性設(shè)備獨(dú)立性5.4.4 獨(dú)占設(shè)備的分配程序獨(dú)占設(shè)備的分配程序5.4.5 SPOOLing技術(shù)技術(shù)2022-8-11945.4.5 SPOOLing技術(shù)技術(shù) 脫機(jī)輸入脫機(jī)輸入/輸出輸出(Off-Line I/O)方式方式進(jìn)程進(jìn)程2022-8-11951.什么是什么是SPOOLing技術(shù)技術(shù)在多道程序環(huán)境下在多道程序環(huán)境下,其中的一其中的一進(jìn)程進(jìn)程模擬脫機(jī)輸入時(shí)的外模擬脫機(jī)輸入時(shí)的外圍控制機(jī)功能圍控制機(jī)功能,把低速把低速I/O設(shè)備上的數(shù)據(jù)傳送到高速磁盤設(shè)備上的數(shù)據(jù)傳送到高速磁盤上上;再用另一再用另一進(jìn)程進(jìn)程來模擬脫機(jī)輸出時(shí)外圍控制機(jī)的功能來模擬脫機(jī)輸出時(shí)外圍控制機(jī)的功能,把數(shù)據(jù)從磁盤傳送到低速輸出設(shè)備上。把數(shù)據(jù)從磁盤傳送到低速輸出設(shè)備上。在主機(jī)的直接在主機(jī)的直接控制下控制下,實(shí)現(xiàn)脫機(jī)輸入、輸出功能實(shí)現(xiàn)脫機(jī)輸入、輸出功能,此時(shí)的外圍操作與此時(shí)的外圍操作與CPU對(duì)數(shù)據(jù)的處理同時(shí)進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)的處理同時(shí)進(jìn)行把這種在聯(lián)機(jī)情況下實(shí)現(xiàn)的同時(shí)外圍操