chap7設(shè)備管理課件

1、第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理 本章學(xué)習(xí)目標(biāo) l l 數(shù)據(jù)傳送的數(shù)據(jù)傳送的4種方式：程序直接控制方式、中種方式：程序直接控制方式、中斷控制方式、斷控制方式、DMA方式及通道控制方式方式及通道控制方式l l 緩沖技術(shù)的概念及緩沖技術(shù)的概念及4種常見(jiàn)的緩沖技術(shù)：?jiǎn)尉彿N常見(jiàn)的緩沖技術(shù)：?jiǎn)尉彌_、雙緩沖、環(huán)形緩沖及緩沖池沖、雙緩沖、環(huán)形緩沖及緩沖池l l 設(shè)備分配的概念及設(shè)備分配的概念及3種設(shè)備分配技術(shù)：獨(dú)享分種設(shè)備分配技術(shù)：獨(dú)享分配、共享分配及虛擬分配配、共享分配及虛擬分配l l I/O進(jìn)程控制進(jìn)程控制第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理一、

2、一、 設(shè)備類型設(shè)備類型 1按操作特性分類按操作特性分類按這種方法可把外部設(shè)備分為存儲(chǔ)設(shè)備和輸入按這種方法可把外部設(shè)備分為存儲(chǔ)設(shè)備和輸入/輸出（輸出（I/O）設(shè)備。設(shè)備。 2按傳輸?shù)男畔⑻攸c(diǎn)分類按傳輸?shù)男畔⑻攸c(diǎn)分類按這種方法可將外部設(shè)備分為字符設(shè)備和塊設(shè)備。按這種方法可將外部設(shè)備分為字符設(shè)備和塊設(shè)備。 3按系統(tǒng)和用戶的觀點(diǎn)分類按系統(tǒng)和用戶的觀點(diǎn)分類按這種觀點(diǎn)可將外部設(shè)備分為系統(tǒng)設(shè)備和用戶設(shè)按這種觀點(diǎn)可將外部設(shè)備分為系統(tǒng)設(shè)備和用戶設(shè)備兩種。備兩種。4按設(shè)備的共享屬性分類按設(shè)備的共享屬性分類這種分類方式可將這種分類方式可將I/O設(shè)備分為如下三類：設(shè)備分為如下三類：(1)獨(dú)占設(shè)備獨(dú)占設(shè)備 (2) 共享

3、設(shè)備共享設(shè)備 (3) 虛擬設(shè)備虛擬設(shè)備7.1概述概述 第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理5.按傳輸速率分類第一類是低速設(shè)備:這是指其傳輸速率僅為每秒鐘幾個(gè)字節(jié)至數(shù)百個(gè)字節(jié)的一類設(shè)備。屬于低速設(shè)備的典型設(shè)備有鍵盤(pán)、 鼠標(biāo)器、語(yǔ)音的輸入和輸出等設(shè)備。第二類是中速設(shè)備:這是指其傳輸速率在每秒鐘數(shù)千個(gè)字節(jié)至數(shù)萬(wàn)個(gè)字節(jié)的一類設(shè)備。典型的中速設(shè)備有行式打印機(jī)、激光打印機(jī)等。第三類是高速設(shè)備: 這是指其傳輸速率在數(shù)百千個(gè)字節(jié)至數(shù)十兆字節(jié)的一類設(shè)備。 典型的高速設(shè)備有磁帶機(jī)、 磁盤(pán)機(jī)、 光盤(pán)機(jī)等。 第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理二、二、 設(shè)備管理的任務(wù)和功能設(shè)備管理的任務(wù)和功能

4、1設(shè)備管理的任務(wù)設(shè)備管理的任務(wù) 提高設(shè)備的利用率 設(shè)備獨(dú)立性字符編碼的獨(dú)立性設(shè)備處理的一致性2設(shè)備管理的功能設(shè)備管理的功能（1）監(jiān)視系統(tǒng)中所有設(shè)備的狀態(tài)。）監(jiān)視系統(tǒng)中所有設(shè)備的狀態(tài)。（2）設(shè)備分配。）設(shè)備分配。（3）設(shè)備控制是設(shè)備管理的另一功能，它包）設(shè)備控制是設(shè)備管理的另一功能，它包括設(shè)備驅(qū)動(dòng)和設(shè)備中斷處理，具體的工作過(guò)程括設(shè)備驅(qū)動(dòng)和設(shè)備中斷處理，具體的工作過(guò)程是在設(shè)備處理的程序中發(fā)出驅(qū)動(dòng)某設(shè)備工作的是在設(shè)備處理的程序中發(fā)出驅(qū)動(dòng)某設(shè)備工作的I/O指令后，再執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理。指令后，再執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理。第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理7.2 I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一、控制方

5、式的演變1、程序控制查詢方式在程序I/O方式中，由于CPU的高速性和I/O設(shè)備的低速性， 致使CPU的絕大部分時(shí)間都處于等待I/O設(shè)備完成數(shù)據(jù)I/O的循環(huán)測(cè)試中， 造成對(duì)CPU的極大浪費(fèi)。在該方式中，CPU之所以要不斷地測(cè)試I/O設(shè)備的狀態(tài)，就是因?yàn)樵贑PU中無(wú)中斷機(jī)構(gòu)， 使I/O設(shè)備無(wú)法向CPU報(bào)告它已完成了一個(gè)字符的輸入操作。缺點(diǎn): 處理機(jī)與設(shè)備串行工作; 消耗大量處理機(jī)時(shí)間.第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理2、中斷驅(qū)動(dòng)方式在I/O設(shè)備輸入每個(gè)數(shù)據(jù)的過(guò)程中，由于無(wú)須CPU干預(yù)，因而可使CPU與I/O設(shè)備并行工作。僅當(dāng)輸完一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，才需CPU花費(fèi)極短的時(shí)間去做些中斷處理?？?/p>

6、見(jiàn)，這樣可使CPU和I/O設(shè)備都處于忙碌狀態(tài)，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的資源利用率及吞吐量。例如，從終端輸入一個(gè)字符的時(shí)間約為100 ms， 而將字符送入終端緩沖區(qū)的時(shí)間小于 0.1 ms。 若采用程序I/O方式，CPU約有 99.9 ms的時(shí)間處于忙等待中。 采用中斷驅(qū)動(dòng)方式后，CPU可利用這 99.9 ms的時(shí)間去做其它事情，而僅用 0.1 ms的時(shí)間來(lái)處理由控制器發(fā)來(lái)的中斷請(qǐng)求。 可見(jiàn)，中斷驅(qū)動(dòng)方式可以成百倍地提高CPU的利用率。 特點(diǎn): CPU與設(shè)備并行工作 設(shè)備多時(shí)對(duì)CPU打擾多第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理3、 直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)DMA I/O控制方式控制方式

7、該方式的特點(diǎn)是： 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； 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； 僅在傳送一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)塊的開(kāi)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。可見(jiàn)，DMA方式較之中斷驅(qū)動(dòng)方式，又是成百倍地減少了CPU對(duì)I/O的干預(yù)，進(jìn)一步提高了CPU與I/O設(shè)備的并行操作程度。 第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理4、 I/O通道控制方式通道控制方式 I/O通道方式是DMA方式的發(fā)展，它可進(jìn)一步減少CPU的干預(yù)，即把對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)塊的讀(或?qū)?為單位的干預(yù)，減少為對(duì)一組數(shù)據(jù)塊的讀(或?qū)?及有關(guān)的控制和

8、管理為單位的干預(yù)。 同時(shí)，又可實(shí)現(xiàn)CPU、通道和I/O設(shè)備三者的并行操作，從而更有效地提高整個(gè)系統(tǒng)的資源利用率。例如，當(dāng)CPU要完成一組相關(guān)的讀(或?qū)?操作及有關(guān)控制時(shí)，只需向I/O通道發(fā)送一條I/O指令，以給出其所要執(zhí)行的通道程序的首址和要訪問(wèn)的I/O設(shè)備，通道接到該指令后，通過(guò)執(zhí)行通道程序便可完成CPU指定的I/O任務(wù)。通道控制方式的數(shù)據(jù)過(guò)程如下：（1）當(dāng)進(jìn)程要求設(shè)備輸入時(shí)，）當(dāng)進(jìn)程要求設(shè)備輸入時(shí)，CPU發(fā)指令指明發(fā)指令指明I/O操作、設(shè)備號(hào)和操作、設(shè)備號(hào)和對(duì)應(yīng)通道。對(duì)應(yīng)通道。（2）對(duì)應(yīng)通道收到）對(duì)應(yīng)通道收到CPU發(fā)來(lái)的啟動(dòng)指令后，讀出內(nèi)存中的通道指令發(fā)來(lái)的啟動(dòng)指令后，讀出內(nèi)存中的通道指令

9、程序、設(shè)置對(duì)應(yīng)設(shè)備的控制狀態(tài)寄存器的初值。程序、設(shè)置對(duì)應(yīng)設(shè)備的控制狀態(tài)寄存器的初值。（3）設(shè)備按通道指令的要求，把數(shù)據(jù)送往內(nèi)存指定區(qū)域。）設(shè)備按通道指令的要求，把數(shù)據(jù)送往內(nèi)存指定區(qū)域。（4）若傳送結(jié)束，）若傳送結(jié)束，I/O控制器通過(guò)中斷請(qǐng)求線發(fā)中斷信號(hào)請(qǐng)求控制器通過(guò)中斷請(qǐng)求線發(fā)中斷信號(hào)請(qǐng)求CPU做中斷處理。做中斷處理。（5）中斷處理結(jié)束后，）中斷處理結(jié)束后，CPU返回到被中斷進(jìn)程處繼續(xù)執(zhí)行。返回到被中斷進(jìn)程處繼續(xù)執(zhí)行。（6）當(dāng)進(jìn)程調(diào)度程序選中這個(gè)已得到數(shù)據(jù)的進(jìn)程后，才能進(jìn)行加工）當(dāng)進(jìn)程調(diào)度程序選中這個(gè)已得到數(shù)據(jù)的進(jìn)程后，才能進(jìn)行加工處理。處理。第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理1

10、、 程序直接控制方式程序直接控制方式程序直接控制方式是指由程序直接控制內(nèi)程序直接控制方式是指由程序直接控制內(nèi)存或存或CPU和外圍設(shè)備之間進(jìn)行信息傳送的和外圍設(shè)備之間進(jìn)行信息傳送的方式。通常又稱為方式。通常又稱為“忙忙等等”方式或循環(huán)方式或循環(huán)測(cè)試方式。測(cè)試方式。在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，必不可少的一個(gè)硬件在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，必不可少的一個(gè)硬件設(shè)備是設(shè)備是I/O控制器，它是操作系統(tǒng)軟件和硬控制器，它是操作系統(tǒng)軟件和硬件設(shè)備之間的接口，它接收件設(shè)備之間的接口，它接收CPU的命令，的命令，并控制并控制I/O設(shè)備進(jìn)行實(shí)際的操作。設(shè)備進(jìn)行實(shí)際的操作。二、二、 輸入輸入/輸出控制方式輸出控制方式第七章第七章 設(shè)備管

11、理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理下面講述程序直接控制方式的工作過(guò)程。由于數(shù)下面講述程序直接控制方式的工作過(guò)程。由于數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中輸入和輸出的情況比較類似，下面據(jù)傳送過(guò)程中輸入和輸出的情況比較類似，下面只給出輸出數(shù)據(jù)時(shí)的工作過(guò)程。只給出輸出數(shù)據(jù)時(shí)的工作過(guò)程。（1）把一個(gè)啟動(dòng)位為）把一個(gè)啟動(dòng)位為“1”的控制字寫(xiě)入該設(shè)備的控制字寫(xiě)入該設(shè)備的控制狀態(tài)寄存器。的控制狀態(tài)寄存器。（2）將需輸出數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)緩沖寄存器。）將需輸出數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)緩沖寄存器。（3）測(cè)試控制狀態(tài)寄存中的）測(cè)試控制狀態(tài)寄存中的“完成位完成位”，若為，若為0，轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)（2），否則轉(zhuǎn)（），否則轉(zhuǎn)（4）。）。（4）輸出設(shè)備將數(shù)據(jù)緩沖寄存器中的數(shù)據(jù)

12、取走）輸出設(shè)備將數(shù)據(jù)緩沖寄存器中的數(shù)據(jù)取走進(jìn)行實(shí)際的輸出。進(jìn)行實(shí)際的輸出。第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理2、 中斷控制方式中斷控制方式 （1）進(jìn)程需要數(shù)據(jù)時(shí)，將允許啟動(dòng)和允許中斷的控制字寫(xiě)入設(shè)）進(jìn)程需要數(shù)據(jù)時(shí)，將允許啟動(dòng)和允許中斷的控制字寫(xiě)入設(shè)備控制狀態(tài)寄存器中，啟動(dòng)該設(shè)備進(jìn)行輸入操作。備控制狀態(tài)寄存器中，啟動(dòng)該設(shè)備進(jìn)行輸入操作。（2）該進(jìn)程放棄處理機(jī)，等待輸入的完成。操作系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度）該進(jìn)程放棄處理機(jī)，等待輸入的完成。操作系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度程序調(diào)度其他就緒進(jìn)程占用處理機(jī)。程序調(diào)度其他就緒進(jìn)程占用處理機(jī)。（3）當(dāng)輸入完成時(shí)，輸入設(shè)備通過(guò)中斷請(qǐng)求線向）當(dāng)輸入完成時(shí)，輸入設(shè)備通過(guò)中斷請(qǐng)

13、求線向CPU發(fā)出中斷發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)。請(qǐng)求信號(hào)。CPU在接收到中斷信號(hào)之后，轉(zhuǎn)向中斷處理程序。在接收到中斷信號(hào)之后，轉(zhuǎn)向中斷處理程序。（4）中斷處理程序首先保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，然后把輸入緩沖寄存器中的）中斷處理程序首先保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，然后把輸入緩沖寄存器中的數(shù)據(jù)傳送到某一特定單元中去，同時(shí)將等待輸入完成的那個(gè)進(jìn)程數(shù)據(jù)傳送到某一特定單元中去，同時(shí)將等待輸入完成的那個(gè)進(jìn)程喚醒，進(jìn)入就緒狀態(tài)，最后恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，并返回到被中斷的進(jìn)程繼喚醒，進(jìn)入就緒狀態(tài)，最后恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，并返回到被中斷的進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行。續(xù)執(zhí)行。（5）在以后的某一時(shí)刻，操作系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度程序選中提出的請(qǐng)）在以后的某一時(shí)刻，操作系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度程序選中提出的請(qǐng)求并得到獲

14、取數(shù)據(jù)的進(jìn)程，該進(jìn)程從約定的內(nèi)存特定單元中取出求并得到獲取數(shù)據(jù)的進(jìn)程，該進(jìn)程從約定的內(nèi)存特定單元中取出數(shù)據(jù)繼續(xù)工作。數(shù)據(jù)繼續(xù)工作。第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理3 、DMA方式方式 DMA方式又稱直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)（方式又稱直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)（Direct Memory Access）方式。其基本思想是在外設(shè)和主存之間開(kāi)辟直接的數(shù)據(jù)方式。其基本思想是在外設(shè)和主存之間開(kāi)辟直接的數(shù)據(jù)交換通路。交換通路。DMA方式的特點(diǎn)是：方式的特點(diǎn)是： （1）數(shù)據(jù)傳送的基本單位是數(shù)據(jù)塊。）數(shù)據(jù)傳送的基本單位是數(shù)據(jù)塊。 （2）所傳送的數(shù)據(jù)是從設(shè)備送內(nèi)存，或者相反。）所傳送的數(shù)據(jù)是從設(shè)備送內(nèi)存，或者相反。

15、（3）僅在傳送一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)塊的開(kāi)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(kāi)始和結(jié)束時(shí)，才需中斷中斷CPU，請(qǐng)求干預(yù)，整塊數(shù)據(jù)的傳送是在請(qǐng)求干預(yù)，整塊數(shù)據(jù)的傳送是在DMA控制器控制器控制下完成的?？刂葡峦瓿傻?。第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理DMA控制器與其他部件的關(guān)系控制器與其他部件的關(guān)系第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理4 、 通道控制方式通道控制方式 通道控制方式與DMA方式相類似，也是一種內(nèi)存和設(shè)備直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的方式。與DMA方式不同的是，在通道控制方式中，數(shù)據(jù)傳送方向存放數(shù)據(jù)的內(nèi)存始址及傳送的數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度均由一個(gè)專門(mén)負(fù)責(zé)輸入/輸出的硬件通道來(lái)控制。

16、另外，DMA方式每臺(tái)設(shè)備至少需要一個(gè)DMA控制器，而通道控制方式中，一個(gè)通道可控制多臺(tái)設(shè)備與內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理通道控制方式的數(shù)據(jù)過(guò)程如下：通道控制方式的數(shù)據(jù)過(guò)程如下： （1）當(dāng)進(jìn)程要求設(shè)備輸入時(shí)，）當(dāng)進(jìn)程要求設(shè)備輸入時(shí)，CPU發(fā)指令指明發(fā)指令指明I/O操作、設(shè)備操作、設(shè)備號(hào)和對(duì)應(yīng)通道。號(hào)和對(duì)應(yīng)通道。（2）對(duì)應(yīng)通道收到）對(duì)應(yīng)通道收到CPU發(fā)來(lái)的啟動(dòng)指令后，讀出內(nèi)存中的通發(fā)來(lái)的啟動(dòng)指令后，讀出內(nèi)存中的通道指令程序、設(shè)置對(duì)應(yīng)設(shè)備的控制狀態(tài)寄存器的初值。道指令程序、設(shè)置對(duì)應(yīng)設(shè)備的控制狀態(tài)寄存器的初值。（3）設(shè)備按通道指令的要求，把數(shù)據(jù)送往內(nèi)存指定區(qū)域。

17、）設(shè)備按通道指令的要求，把數(shù)據(jù)送往內(nèi)存指定區(qū)域。（4）若傳送結(jié)束，）若傳送結(jié)束，I/O控制器通過(guò)中斷請(qǐng)求線發(fā)中斷信號(hào)請(qǐng)求控制器通過(guò)中斷請(qǐng)求線發(fā)中斷信號(hào)請(qǐng)求CPU做中斷處理。做中斷處理。（5）中斷處理結(jié)束后，）中斷處理結(jié)束后，CPU返回到被中斷進(jìn)程處繼續(xù)執(zhí)行。返回到被中斷進(jìn)程處繼續(xù)執(zhí)行。（6）當(dāng)進(jìn)程調(diào)度程序選中這個(gè)已得到數(shù)據(jù)的進(jìn)程后，才能進(jìn)）當(dāng)進(jìn)程調(diào)度程序選中這個(gè)已得到數(shù)據(jù)的進(jìn)程后，才能進(jìn)行加工處理。行加工處理。返回本節(jié)返回本節(jié)第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理每條通道指令應(yīng)包含以下的內(nèi)容：每條通道指令應(yīng)包含以下的內(nèi)容：（1）操作碼：它規(guī)定指令所執(zhí)行的操作，如讀、）操作碼：它規(guī)定指

18、令所執(zhí)行的操作，如讀、寫(xiě)等。寫(xiě)等。（2）內(nèi)存地址：標(biāo)明數(shù)據(jù)傳送時(shí)內(nèi)存的首址。）內(nèi)存地址：標(biāo)明數(shù)據(jù)傳送時(shí)內(nèi)存的首址。（3）計(jì)數(shù)：表示傳送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。）計(jì)數(shù)：表示傳送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。（4）通道程序結(jié)束位）通道程序結(jié)束位R0，表示通道程序是否結(jié)表示通道程序是否結(jié)束。束。 （5）記錄結(jié)束標(biāo)志）記錄結(jié)束標(biāo)志R1，表示所處理的記錄是否表示所處理的記錄是否結(jié)束。結(jié)束。 第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理下面給出一個(gè)由二條通道指令所構(gòu)成的簡(jiǎn)單下面給出一個(gè)由二條通道指令所構(gòu)成的簡(jiǎn)單程序。程序。該程序是將內(nèi)存中不同地址的數(shù)據(jù)寫(xiě)成多個(gè)該程序是將內(nèi)存中不同地址的數(shù)據(jù)寫(xiě)成多個(gè)記錄。記錄。操作操作R0R1計(jì)

19、數(shù)計(jì)數(shù)內(nèi)存地址內(nèi)存地址WRITE00801420WRITE011702120第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理 通道方式的數(shù)據(jù)傳送結(jié)構(gòu)通道方式的數(shù)據(jù)傳送結(jié)構(gòu)第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理7.3設(shè)備分配設(shè)備分配 1設(shè)備分配的基本要求設(shè)備分配的基本要求 設(shè)備分配受設(shè)備的固有特性，設(shè)備在系統(tǒng)中的配置數(shù)量，用戶應(yīng)用需求等多方面的限制。兩方面的目標(biāo)：在系統(tǒng)方面，應(yīng)最大限度地發(fā)揮設(shè)備的效率，分配盡量合理化，避免在分配完成后使占用設(shè)備的進(jìn)程組內(nèi)產(chǎn)生不安全性，引發(fā)死鎖現(xiàn)象；從用戶方面考慮，應(yīng)使分配體現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性，讓用戶面對(duì)邏輯設(shè)備，而與物理設(shè)備無(wú)關(guān)，從而減輕用戶編程的負(fù)擔(dān)，提高

20、應(yīng)用程序的靈活性。 第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理2設(shè)備分配方式設(shè)備分配方式 設(shè)備分配中的分配方式主要有兩種：靜態(tài)分配與動(dòng)態(tài)分配。 靜態(tài)分配方式主要適用對(duì)獨(dú)占型設(shè)備的分配，這種類型的分配在使用上必須是互斥地占用，所以往往是在某個(gè)作業(yè)執(zhí)行之前，根據(jù)作業(yè)需求，全部一次性分出，當(dāng)作業(yè)撤離時(shí)，再由系統(tǒng)收回。由于是預(yù)分配，一般不會(huì)引起不安全因素。這種方式主要用在分配設(shè)備上，而對(duì)數(shù)量較少的通道和設(shè)備控制器的分配不能采用此方式。 第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理動(dòng)態(tài)分配的方式則是由進(jìn)程在執(zhí)行中根據(jù)需要來(lái)動(dòng)態(tài)申請(qǐng)外設(shè)，資源分配的靈活性大，利用率高。在此方式下，設(shè)備不是進(jìn)行預(yù)分

21、配，而是用時(shí)才分，運(yùn)行中的進(jìn)程當(dāng)需要與外界交換信息時(shí)，通過(guò)執(zhí)行系統(tǒng)中的訪管指令，形成訪管中斷，系統(tǒng)響應(yīng)后進(jìn)入訪管中斷處理，啟動(dòng)分配程序工作，完成分配任務(wù)。系統(tǒng)必須采取一定的策略加以控制。常見(jiàn)的策略主要是先請(qǐng)求先分配、優(yōu)先級(jí)高優(yōu)先級(jí)兩種。 第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理（1）先請(qǐng)求先分配當(dāng)若干進(jìn)程申請(qǐng)某一設(shè)備的請(qǐng)求得不到滿足時(shí)，必須排入等隊(duì)列中。這些進(jìn)程由于申請(qǐng)時(shí)的先后次序，故排入等待隊(duì)列的次序也是不相同的。當(dāng)該設(shè)備被歸還給系統(tǒng)后，就可以重新分配，此時(shí)，系統(tǒng)按進(jìn)程在等待隊(duì)列中排隊(duì)的先后次序，將設(shè)備分給最早排入等待隊(duì)列的那個(gè)進(jìn)程。第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理（

22、2）優(yōu)先級(jí)高優(yōu)先分配 在此分配對(duì)策中，進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)起了決定作用。當(dāng)從等待某設(shè)備的進(jìn)程隊(duì)列中挑選下一個(gè)可占用設(shè)備的進(jìn)程時(shí)，往往按進(jìn)程所具有的優(yōu)先級(jí)來(lái)處理：高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程先分配；同優(yōu)先級(jí)的，先申請(qǐng)先分配。 第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理1） 獨(dú)享設(shè)備的分配獨(dú)享設(shè)備的分配 所謂獨(dú)享設(shè)備是指這類設(shè)備被分配給一個(gè)作業(yè)后，所謂獨(dú)享設(shè)備是指這類設(shè)備被分配給一個(gè)作業(yè)后，被這個(gè)作業(yè)所獨(dú)占使用，其他的任何作業(yè)不能使被這個(gè)作業(yè)所獨(dú)占使用，其他的任何作業(yè)不能使用，直到該作業(yè)釋放該設(shè)備為止。常見(jiàn)的獨(dú)享設(shè)用，直到該作業(yè)釋放該設(shè)備為止。常見(jiàn)的獨(dú)享設(shè)備有行打印機(jī)、光電輸入機(jī)等。針對(duì)獨(dú)享設(shè)備，備有行打印機(jī)、光

23、電輸入機(jī)等。針對(duì)獨(dú)享設(shè)備，系統(tǒng)一般采用靜態(tài)分配方式。即在一個(gè)作業(yè)執(zhí)行系統(tǒng)一般采用靜態(tài)分配方式。即在一個(gè)作業(yè)執(zhí)行前，將它所需要使用的這類設(shè)備分配給它，當(dāng)作前，將它所需要使用的這類設(shè)備分配給它，當(dāng)作業(yè)結(jié)束撤離時(shí)，才將分配給它的獨(dú)享設(shè)備收回。業(yè)結(jié)束撤離時(shí)，才將分配給它的獨(dú)享設(shè)備收回。 3、 設(shè)備分配的實(shí)現(xiàn)設(shè)備分配的實(shí)現(xiàn)第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理2） 共享設(shè)備的分配共享設(shè)備的分配 所謂共享設(shè)備是指允許多個(gè)用戶共同使用的設(shè)備。所謂共享設(shè)備是指允許多個(gè)用戶共同使用的設(shè)備。如磁盤(pán)、磁鼓等設(shè)備，可由多個(gè)進(jìn)程同時(shí)進(jìn)行訪如磁盤(pán)、磁鼓等設(shè)備，可由多個(gè)進(jìn)程同時(shí)進(jìn)行訪問(wèn)。設(shè)備的共享有兩層含義：一是

24、指對(duì)設(shè)備介質(zhì)問(wèn)。設(shè)備的共享有兩層含義：一是指對(duì)設(shè)備介質(zhì)的共享，如磁盤(pán)上的各扇區(qū)。二是指對(duì)磁盤(pán)等驅(qū)的共享，如磁盤(pán)上的各扇區(qū)。二是指對(duì)磁盤(pán)等驅(qū)動(dòng)器的共享，多個(gè)用戶訪問(wèn)這些設(shè)備上的信息是動(dòng)器的共享，多個(gè)用戶訪問(wèn)這些設(shè)備上的信息是通過(guò)驅(qū)動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)驅(qū)動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)共享設(shè)備的分配一般采用動(dòng)態(tài)分配這一方式對(duì)共享設(shè)備的分配一般采用動(dòng)態(tài)分配這一方式 。 第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理7.4設(shè)備驅(qū)動(dòng)設(shè)備驅(qū)動(dòng) 1設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的功設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的功能能 （1）實(shí)現(xiàn)邏輯設(shè)備到物理設(shè)備的轉(zhuǎn)換。）實(shí)現(xiàn)邏輯設(shè)備到物理設(shè)備的轉(zhuǎn)換。 （2）發(fā)出）發(fā)出I/O命令，啟動(dòng)相應(yīng)的命令，啟動(dòng)相應(yīng)的I/O設(shè)備，完成

25、設(shè)備，完成相應(yīng)的相應(yīng)的I/O操作。操作。 2設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的處理過(guò)程設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的處理過(guò)程不同的設(shè)備有不同的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，但設(shè)備驅(qū)動(dòng)不同的設(shè)備有不同的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，但設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序大都可分為兩部分，除有能驅(qū)動(dòng)程序大都可分為兩部分，除有能驅(qū)動(dòng)I/O設(shè)備工設(shè)備工作的驅(qū)動(dòng)程序外，還有設(shè)備中斷處理作的驅(qū)動(dòng)程序外，還有設(shè)備中斷處理I/O完成后完成后的工作程序。的工作程序。第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理補(bǔ)充：補(bǔ)充： 磁盤(pán)的訪問(wèn)時(shí)間構(gòu)成磁盤(pán)的訪問(wèn)時(shí)間構(gòu)成 磁盤(pán)的物理構(gòu)造（如圖）決定了一次磁盤(pán)的I/O操作，物理記錄的位置必須由柱面號(hào)，磁頭號(hào)（盤(pán)面號(hào)），扇區(qū)號(hào)三個(gè)參數(shù)共同確定。如何確定這三個(gè)參數(shù)是

26、磁盤(pán)訪問(wèn)成功的關(guān)鍵。 第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理找柱面，實(shí)質(zhì)上是由磁臂帶動(dòng)磁頭沿半徑方向平行移動(dòng)到指定柱面的工作。在磁盤(pán)中，每個(gè)盤(pán)面都對(duì)應(yīng)一個(gè)磁頭，所有磁頭都被固定在唯一的磁臂上，一旦柱面被找到，所有磁頭指向的都是同一柱面。系統(tǒng)中找柱面的操作被稱為查找操作，所花費(fèi)的移臂時(shí)間稱為尋道時(shí)間尋道時(shí)間。 柱面找出后，磁頭并不與磁道接觸，而要等想訪問(wèn)的扇區(qū)轉(zhuǎn)到磁頭所在位置時(shí)，磁頭才與扇區(qū)接觸，完成對(duì)物理記錄的讀/寫(xiě)操作。扇區(qū)轉(zhuǎn)動(dòng)到磁頭位置的時(shí)間稱為旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間延遲時(shí)間。 磁頭將扇區(qū)的信息讀到主存或是將主存的信息寫(xiě)入扇區(qū)都需要時(shí)間，這個(gè)時(shí)間稱為傳輸時(shí)間傳輸時(shí)間。 第七章第七章 設(shè)備管

27、理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理由查找時(shí)間、旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間、傳輸時(shí)間三部分之和構(gòu)成了一次磁盤(pán)的I/O訪問(wèn)時(shí)間。要使磁盤(pán)利用率高，應(yīng)盡量減少每次I/O操作的訪問(wèn)時(shí)間，增加單位時(shí)間內(nèi)的I/O操作吞吐量。系統(tǒng)應(yīng)采用一定的管理對(duì)策，決定出當(dāng)有多個(gè)訪問(wèn)請(qǐng)求發(fā)生時(shí)，讓哪個(gè)訪問(wèn)者被先訪問(wèn)？這個(gè)管理對(duì)策被稱為“驅(qū)動(dòng)調(diào)度”。 第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理具體的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)調(diào)度算法分為兩部分： “ 移臂調(diào)度”：控制的是查找操作的先后次序； “旋轉(zhuǎn)調(diào)度”：控制的是哪個(gè)扇區(qū)先被訪問(wèn)的問(wèn)題。磁盤(pán)工作時(shí)，應(yīng)先完成“移臂調(diào)度”，然后再進(jìn)行“旋轉(zhuǎn)調(diào)度”。第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理移臂調(diào)度移臂調(diào)

28、度 先來(lái)先服務(wù)查找算法（先來(lái)先服務(wù)查找算法（FCFS） 這是一種最簡(jiǎn)單的移臂調(diào)度算法，它只考慮對(duì)磁盤(pán)請(qǐng)求的先后次序，而不考慮訪問(wèn)的物理位置，所有對(duì)磁盤(pán)有I/O請(qǐng)求的進(jìn)程先去等待隊(duì)列中排隊(duì)，排在先的先給予服務(wù)。該算法對(duì)于訪問(wèn)進(jìn)程是平等的，先提I/O請(qǐng)求的進(jìn)程，磁盤(pán)先分配給它使用。這種算法當(dāng)訪問(wèn)請(qǐng)求分布不好時(shí)，可能會(huì)造成磁臂反復(fù)來(lái)回移動(dòng)，增加總的訪問(wèn)時(shí)間，無(wú)法實(shí)現(xiàn)查找優(yōu)化，只適用于訪問(wèn)請(qǐng)求不太多的情況。 第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理最短查找時(shí)間優(yōu)先的算法（最短查找時(shí)間優(yōu)先的算法（SSFT，Shortest-Seek-Time-First） 這個(gè)算法是FCFS算法的改進(jìn)。它總是選

29、擇請(qǐng)求 隊(duì)列中離當(dāng)前磁頭所在柱面最近的下一個(gè)柱面作為即將訪問(wèn)的對(duì)象，而不管請(qǐng)求訪問(wèn)者到達(dá)請(qǐng)求隊(duì)列的先后次序（如圖6-17所示）。此算法克服了FCFS算法中磁臂大幅度來(lái)回移動(dòng)的缺陷，在吞吐量上有所提高。但對(duì)訪問(wèn)者的服務(wù)機(jī)會(huì)是不均衡的，有時(shí)會(huì)造成內(nèi)外邊緣磁道上的請(qǐng)求被無(wú)限推遲響應(yīng)的現(xiàn)象。 第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理掃描算法掃描算法(SCAN) 該算法是為了克服SSTF算法的缺點(diǎn)而提出的一種查找優(yōu)化的算法，在SSTF算法中只考慮了請(qǐng)求訪問(wèn)的柱面與磁頭當(dāng)前所處位置的距離，而不考慮磁臂的移動(dòng)方向。而SCAN算法則既要考慮距離，也要考慮方向，且方向優(yōu)先考慮。 第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)

30、備管理chap7設(shè)備管理“電梯調(diào)度”算法。 第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理旋轉(zhuǎn)調(diào)度旋轉(zhuǎn)調(diào)度 通過(guò)移臂調(diào)度后，確定了訪問(wèn)的柱面號(hào)，當(dāng)在同一柱面上有多個(gè)訪問(wèn)者等待訪問(wèn)時(shí)，如何安排訪問(wèn)者的訪問(wèn)次序？這就是旋轉(zhuǎn)調(diào)度應(yīng)解決的問(wèn)題。旋轉(zhuǎn)調(diào)度應(yīng)以盡量減少旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間為目標(biāo)。 第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理“最短延遲時(shí)間優(yōu)化”的策略。 該方法以時(shí)間為衡量指標(biāo)，對(duì)同一柱面上扇區(qū)的訪問(wèn)請(qǐng)求不是按申請(qǐng)的先后次序來(lái)讀寫(xiě)，而是經(jīng)過(guò)重新排序后再處理，使時(shí)間上大大縮短。 第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理例如：假設(shè)號(hào)柱面上有四個(gè)訪問(wèn)者，它們的訪問(wèn)請(qǐng)求次序例如：假設(shè)號(hào)柱面上有

31、四個(gè)訪問(wèn)者，它們的訪問(wèn)請(qǐng)求次序如下：如下：請(qǐng)求次序柱面號(hào)磁頭號(hào)扇區(qū)請(qǐng)求次序柱面號(hào)磁頭號(hào)扇區(qū)號(hào)號(hào)（）（）（）（）（）（）（）（）若如不進(jìn)行優(yōu)化處理，處理完這四個(gè)訪問(wèn)請(qǐng)求可能需要若如不進(jìn)行優(yōu)化處理，處理完這四個(gè)訪問(wèn)請(qǐng)求可能需要兩周的旋轉(zhuǎn)時(shí)間。而采用（），（），（），（）的兩周的旋轉(zhuǎn)時(shí)間。而采用（），（），（），（）的次序處理，一周就可全部訪問(wèn)完畢，節(jié)省了一半的時(shí)間。次序處理，一周就可全部訪問(wèn)完畢，節(jié)省了一半的時(shí)間。有時(shí)幾個(gè)訪問(wèn)請(qǐng)求所需的可能是同一柱面，不同磁頭號(hào)有時(shí)幾個(gè)訪問(wèn)請(qǐng)求所需的可能是同一柱面，不同磁頭號(hào)所對(duì)應(yīng)的是同一扇區(qū)，這樣會(huì)造成這些扇區(qū)同時(shí)到達(dá)磁頭位置所對(duì)應(yīng)的是同一扇區(qū)，這樣會(huì)造成這些扇

32、區(qū)同時(shí)到達(dá)磁頭位置下，這時(shí)可以按請(qǐng)求的先后次序，先請(qǐng)求的先讀寫(xiě)。下，這時(shí)可以按請(qǐng)求的先后次序，先請(qǐng)求的先讀寫(xiě)。 第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理未考慮讀寫(xiě)延遲的扇區(qū)編號(hào)：扇區(qū)0扇區(qū)7扇區(qū)6扇區(qū)5扇區(qū)4扇區(qū)3扇區(qū)2扇區(qū)1第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理扇區(qū)0扇區(qū)7扇區(qū)3扇區(qū)6扇區(qū)2扇區(qū)5扇區(qū)1扇區(qū)4考慮讀寫(xiě)延遲的扇區(qū)編號(hào)(單交錯(cuò))：第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理扇區(qū)0扇區(qū)5扇區(qū)2扇區(qū)7扇區(qū)4扇區(qū)1扇區(qū)6扇區(qū)3考慮讀寫(xiě)延遲的扇區(qū)編號(hào)(雙交錯(cuò))：第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理一、一、 緩沖的引入緩沖的引入引入緩沖的主要目的有以下幾點(diǎn)

33、。引入緩沖的主要目的有以下幾點(diǎn)。1緩和處理機(jī)和緩和處理機(jī)和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的中斷次數(shù)的中斷次數(shù)3提高提高CPU和和I/O設(shè)備之間的并行性設(shè)備之間的并行性緩沖技術(shù)緩沖技術(shù) 第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理二、二、 單緩沖單緩沖 單緩沖是操作系統(tǒng)提供的最簡(jiǎn)單的一種單緩沖是操作系統(tǒng)提供的最簡(jiǎn)單的一種緩沖形式。每當(dāng)一個(gè)進(jìn)程發(fā)出一個(gè)緩沖形式。每當(dāng)一個(gè)進(jìn)程發(fā)出一個(gè)I/O請(qǐng)請(qǐng)求時(shí)，操作系統(tǒng)便在主存中為之分配一求時(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(lái)臨時(shí)存放輸入緩沖區(qū)，該緩沖區(qū)用來(lái)臨時(shí)存放輸入/輸輸出數(shù)據(jù)。出數(shù)據(jù)。第七章第七章

34、 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理三、三、 雙緩沖雙緩沖 解決外設(shè)之間并行工作的最簡(jiǎn)單的辦法是設(shè)置雙解決外設(shè)之間并行工作的最簡(jiǎn)單的辦法是設(shè)置雙緩沖。在雙緩沖方案中，具體的做法是為輸入或緩沖。在雙緩沖方案中，具體的做法是為輸入或輸出操作設(shè)置兩個(gè)緩沖區(qū)輸出操作設(shè)置兩個(gè)緩沖區(qū)buffer1和和buffer2。雙緩沖方式和單緩沖方式相比，雖然雙緩沖方式雙緩沖方式和單緩沖方式相比，雖然雙緩沖方式能進(jìn)一步提高能進(jìn)一步提高CPU和外設(shè)的并行程度，并能使輸和外設(shè)的并行程度，并能使輸入設(shè)備和輸出設(shè)備并行工作，但是在實(shí)際系統(tǒng)中入設(shè)備和輸出設(shè)備并行工作，但是在實(shí)際系統(tǒng)中很少采用這一方式，這是因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)系統(tǒng)中的很

35、少采用這一方式，這是因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)系統(tǒng)中的外設(shè)很多，又有大量的輸入和輸出，同時(shí)雙緩沖外設(shè)很多，又有大量的輸入和輸出，同時(shí)雙緩沖很難匹配設(shè)備和很難匹配設(shè)備和CPU的處理速度。因此現(xiàn)代計(jì)算的處理速度。因此現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中一般使用環(huán)形緩沖或緩沖池結(jié)構(gòu)。機(jī)系統(tǒng)中一般使用環(huán)形緩沖或緩沖池結(jié)構(gòu)。第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理四、四、 環(huán)形緩沖環(huán)形緩沖環(huán)形緩沖技術(shù)是在主存中分配一組大小相等的存環(huán)形緩沖技術(shù)是在主存中分配一組大小相等的存儲(chǔ)區(qū)作為緩沖區(qū)，并將這些緩沖區(qū)鏈接起來(lái)，每?jī)?chǔ)區(qū)作為緩沖區(qū)，并將這些緩沖區(qū)鏈接起來(lái)，每個(gè)緩沖區(qū)中有一個(gè)指向下一個(gè)緩沖的指針，最后個(gè)緩沖區(qū)中有一個(gè)指向下一個(gè)緩沖的指

36、針，最后一個(gè)緩沖區(qū)的指針指向第一個(gè)緩沖區(qū)，這樣一個(gè)緩沖區(qū)的指針指向第一個(gè)緩沖區(qū)，這樣n個(gè)個(gè)緩沖區(qū)就成了一個(gè)環(huán)形。此外，系統(tǒng)中有個(gè)緩沖緩沖區(qū)就成了一個(gè)環(huán)形。此外，系統(tǒng)中有個(gè)緩沖區(qū)鏈?zhǔn)字羔樦赶虻谝粋€(gè)緩沖區(qū)。環(huán)形緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)區(qū)鏈?zhǔn)字羔樦赶虻谝粋€(gè)緩沖區(qū)。環(huán)形緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)如圖如圖5.3所示。所示。第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理環(huán)形緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)環(huán)形緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)返回本節(jié)返回本節(jié)第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理五、五、 緩沖池緩沖池從自由主存中分配一組緩沖區(qū)即可構(gòu)成緩沖池。 1緩沖池的組成緩沖池的組成緩沖池中的緩沖區(qū)一般有以下三種類型：空閑緩沖區(qū)、裝輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)和裝輸出數(shù)據(jù)的緩沖

37、區(qū)。 2緩沖池的工作方式緩沖池的工作方式緩沖區(qū)可以在收容輸入、提取輸入、收容輸出和提取輸出四種方式下工作。 第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理圖圖 緩沖區(qū)隊(duì)列緩沖區(qū)緩沖區(qū)隊(duì)列緩沖區(qū)第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理圖圖 緩沖池的工作緩沖區(qū)緩沖池的工作緩沖區(qū)第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理1虛擬設(shè)備的分配虛擬設(shè)備的分配所謂虛擬設(shè)備是指代替獨(dú)享設(shè)備的那部分存儲(chǔ)空所謂虛擬設(shè)備是指代替獨(dú)享設(shè)備的那部分存儲(chǔ)空間及有關(guān)的控制結(jié)構(gòu)。對(duì)虛擬設(shè)備采用的是虛擬間及有關(guān)的控制結(jié)構(gòu)。對(duì)虛擬設(shè)備采用的是虛擬分配，其過(guò)程是：當(dāng)進(jìn)程中請(qǐng)求獨(dú)享設(shè)備時(shí)，系分配，其過(guò)程是：當(dāng)進(jìn)程中請(qǐng)求

38、獨(dú)享設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)將共享設(shè)備的一部分存儲(chǔ)空間分配給它。進(jìn)程統(tǒng)將共享設(shè)備的一部分存儲(chǔ)空間分配給它。進(jìn)程與設(shè)備交換信息時(shí)，系統(tǒng)把要交換的信息存放在與設(shè)備交換信息時(shí)，系統(tǒng)把要交換的信息存放在這部分存儲(chǔ)空間，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)π畔⒆飨鄳?yīng)的這部分存儲(chǔ)空間，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)π畔⒆飨鄳?yīng)的處理。如打印時(shí)，把要打印的信息送到某個(gè)存儲(chǔ)處理。如打印時(shí)，把要打印的信息送到某個(gè)存儲(chǔ)空間中，在打印機(jī)空閑時(shí)將存儲(chǔ)空間上的信息送空間中，在打印機(jī)空閑時(shí)將存儲(chǔ)空間上的信息送到打印機(jī)上打印出來(lái)。到打印機(jī)上打印出來(lái)。8.7 虛擬設(shè)備的分配與假脫機(jī)技術(shù)虛擬設(shè)備的分配與假脫機(jī)技術(shù) 第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理2假脫機(jī)技術(shù)假脫

39、機(jī)技術(shù)通過(guò)共享設(shè)備來(lái)模擬獨(dú)享設(shè)備所采用的操作是假脫機(jī)操作，即在聯(lián)機(jī)情況下外部設(shè)備設(shè)備同時(shí)操作。所使用的假脫機(jī)技術(shù)稱之為假脫機(jī)技術(shù)。第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理3假脫機(jī)系統(tǒng)的組成假脫機(jī)系統(tǒng)的組成 輸入井和輸出井輸入井和輸出井 輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū) 輸入進(jìn)程和輸出進(jìn)程輸入進(jìn)程和輸出進(jìn)程 第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理圖圖 假脫機(jī)系統(tǒng)的組成假脫機(jī)系統(tǒng)的組成第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理4假脫機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)假脫機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）提高了）提高了I/O速度。從對(duì)低速速度。從對(duì)低速I(mǎi)/O設(shè)備進(jìn)行的設(shè)備進(jìn)行的I/O操操作變?yōu)閷?duì)輸入井

40、或輸出井的操作，如同脫機(jī)操作一作變?yōu)閷?duì)輸入井或輸出井的操作，如同脫機(jī)操作一樣，提高了樣，提高了I/O速度，緩和了速度，緩和了CPU與低速與低速I(mǎi)/O設(shè)備速設(shè)備速度不匹配的矛盾。度不匹配的矛盾。（2）設(shè)備并沒(méi)有分配給任何進(jìn)程。在輸入井或輸出）設(shè)備并沒(méi)有分配給任何進(jìn)程。在輸入井或輸出井中，分配給進(jìn)程的是一存儲(chǔ)區(qū)和建立一張井中，分配給進(jìn)程的是一存儲(chǔ)區(qū)和建立一張I/O請(qǐng)求請(qǐng)求表。表。（3）實(shí)現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能。多個(gè)進(jìn)程同時(shí)使用一獨(dú)）實(shí)現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能。多個(gè)進(jìn)程同時(shí)使用一獨(dú)享設(shè)備，而對(duì)每一進(jìn)程而言，都認(rèn)為自己獨(dú)占這一享設(shè)備，而對(duì)每一進(jìn)程而言，都認(rèn)為自己獨(dú)占這一設(shè)備，不過(guò)，該設(shè)備是邏輯上的設(shè)備。設(shè)備，不過(guò)，

41、該設(shè)備是邏輯上的設(shè)備。第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理1、輸入井和輸出井的作用是什么？ 答：為實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備，必須在磁盤(pán)上劃出的專用存儲(chǔ)空間，這部分空間就是“井”，其中又分為兩部分：用于存放作業(yè)的初始信息的井是輸入井，存放作業(yè)執(zhí)行結(jié)果的是輸出井。 -2、SPOOL系統(tǒng)由哪些部分組成？簡(jiǎn)述它們的功能。 答：SPOOL系統(tǒng)由三部分程序組成： 預(yù)輸入程序。通過(guò)該程序把作業(yè)流中每個(gè)作業(yè)的初始信息傳送到“輸入井”保存起來(lái)以以備作業(yè)執(zhí)行時(shí)使用。 井管理程序：包括井管理讀程序和井管理寫(xiě)程序兩個(gè)功能，井管理讀程序負(fù)責(zé)從輸入機(jī)上讀取文件信息供用戶使用，井管理寫(xiě)程序負(fù)責(zé)把作業(yè)執(zhí)行產(chǎn)生的結(jié)果保存到輸出

42、井中。 緩輸出程序。它負(fù)責(zé)查看“輸出井”中是否有待輸出的結(jié)果信息，若有則啟動(dòng)打印機(jī)把作業(yè)結(jié)果輸出。 -3、實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備的主要條件是什么？ 答：實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備的硬件條件：大容量磁盤(pán)；中斷裝置和通道；中央處理器與通道并行工作的能力。 實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備的軟件條件是要求操作系統(tǒng)采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)。 -4、SPOOL系統(tǒng)為什么能提高獨(dú)占設(shè)備的利用率？ 答：SPOOL系統(tǒng)借助硬件的中斷裝置和通道技術(shù)使得中央處理器與各種外圍設(shè)備以及各外圍設(shè)備之間均可并行工作。操作系統(tǒng)采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，合理分配處理器，實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)的外圍設(shè)備同時(shí)操作。 作業(yè)執(zhí)行時(shí)從磁盤(pán)上讀寫(xiě)信息來(lái)代替從輸入機(jī)和打印機(jī)的讀寫(xiě)操作，不僅使多個(gè)作業(yè)可以

43、同時(shí)執(zhí)行，而且加快了作業(yè)的執(zhí)行速度，提高了單位時(shí)間內(nèi)處理作業(yè)的能力。在作業(yè)執(zhí)行的同時(shí)還可利用輸入機(jī)繼續(xù)預(yù)輸入作業(yè)信息和利用打印機(jī)輸出結(jié)果，于是，整個(gè)系統(tǒng)可以是第一批作業(yè)的執(zhí)行結(jié)果在打印輸出，第二批作業(yè)正在處理，第三批作業(yè)信息正在預(yù)輸入到磁盤(pán)的“輸入井”中。 這種聯(lián)機(jī)同時(shí)操作極大地提高了獨(dú)占設(shè)備的利用率，也使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種資源被充分利用。5、實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備后從哪些方面提高了系統(tǒng)效率? 答：實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備后系統(tǒng)從輸入、輸出以及作業(yè)執(zhí)行速度方面均提高了效率。具體如上題答案中所述。 第七章第七章 設(shè)備管理設(shè)備管理chap7設(shè)備管理設(shè)有一個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)字節(jié)的文件需存放到磁帶上，今劃定磁帶的物理塊長(zhǎng)為B，試問(wèn)：(1)存放該文件需占用多少個(gè)磁帶塊？(2)若啟動(dòng)一次磁帶機(jī)可交換8個(gè)塊的信息，則讀/寫(xiě)這個(gè)文件需要執(zhí)行多少次輸入輸出操作？(3)若啟動(dòng)一次磁帶機(jī)交換8個(gè)塊的信息，為滿足讀/寫(xiě)該文件信息的需要，應(yīng)設(shè)置主存緩沖區(qū)至少需多少個(gè)字節(jié)？答