《設(shè)備管理》 (2)

1、操作系統(tǒng)第5章 設(shè)備管理劉揚(yáng)河南大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院精選ppt課程主要內(nèi)容操作系統(tǒng)引論（1章）進(jìn)程管理（2章）處理機(jī)調(diào)度與死鎖（3章）存儲(chǔ)管理（4章）設(shè)備管理（5章）文件管理（6章）操作系統(tǒng)接口（7章）精選ppt第5章 設(shè)備管理5.1 I/O系統(tǒng)5.2 I/O控制方式5.3 緩沖管理5.4 I/O軟件5.5 設(shè)備分配5.6 磁盤(pán)存儲(chǔ)器管理 精選ppt5.1 I/O 系統(tǒng)I/O設(shè)備設(shè)備控制器I/O通道I/O系統(tǒng)的總線(xiàn)系統(tǒng)I/O系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)I/O 系統(tǒng)的組成: I/O設(shè)備、設(shè)備控制器、 I/O通道 總線(xiàn)及相應(yīng)軟件精選ppt5.1.1 I/O 設(shè)備 1、 I/O設(shè)備的類(lèi)型 獨(dú)享設(shè)備 1）按使用方式

2、/共享屬性分類(lèi) 共享設(shè)備 虛擬設(shè)備 獨(dú)享/獨(dú)占設(shè)備：在一段時(shí)間內(nèi)只能有一個(gè)進(jìn)程使用的設(shè)備，一般為低速I(mǎi)/O設(shè)備（如打印機(jī)，磁帶等） 共享設(shè)備：在一段時(shí)間內(nèi)可有多個(gè)進(jìn)程共同使用的設(shè)備，多個(gè)進(jìn)程以交叉的方式來(lái)使用設(shè)備，其資源利用率高（如硬盤(pán)） 精選ppt5.1.1 I/O 設(shè)備 1、 I/O設(shè)備的類(lèi)型虛設(shè)備:在一類(lèi)設(shè)備上模擬另一類(lèi)設(shè)備，常用共享設(shè)備模擬獨(dú)占設(shè)備，用高速設(shè)備模擬低速設(shè)備，被模擬的設(shè)備稱(chēng)為虛設(shè)備 目的：將慢速的獨(dú)占設(shè)備改造成多個(gè)用戶(hù)可共享的設(shè)備，提高設(shè)備的利用率（實(shí)例：SPOOLing技術(shù)，利用虛設(shè)備技術(shù) 用硬盤(pán)模擬輸入輸出設(shè)備）精選ppt 低速設(shè)備 2）按傳輸速率分類(lèi) 中速設(shè)備 高速

3、設(shè)備 低速設(shè)備：傳輸速率僅為每秒鐘幾個(gè)字節(jié)至數(shù)百個(gè)字節(jié)的設(shè)備。 典型的有：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、語(yǔ)音的輸入/輸出等。中速設(shè)備：傳輸速率僅為每秒鐘數(shù)千個(gè)字節(jié)至數(shù)數(shù)萬(wàn)個(gè)字節(jié)的設(shè)備。典型的有：打印機(jī)等。高速設(shè)備：傳輸速率僅為每秒鐘數(shù)百千個(gè)字節(jié)至數(shù)十兆字節(jié)的設(shè)備。典型的有：磁盤(pán)機(jī)、磁帶機(jī)、光盤(pán)機(jī)等。 精選ppt 104 鍵盤(pán) 鼠標(biāo) 針打 軟盤(pán) 激打 光盤(pán) 硬盤(pán) 108107106105103102101典型I/O設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸率(單位：bps/每秒字節(jié))精選ppt 塊設(shè)備 3）按信息交換的單位分類(lèi) 字符設(shè)備 字符設(shè)備:傳輸單位為字節(jié)，或字符，屬于無(wú)結(jié)構(gòu)/慢速設(shè)備。常見(jiàn)的交互式終端、打印機(jī)等。這種設(shè)備的特性是：不可

4、尋址、I/O中斷驅(qū)動(dòng)和傳輸率相對(duì)較低。 塊設(shè)備:通常作為存儲(chǔ)設(shè)備，傳輸以塊為單位。通常塊大小為 512到4KB之間，典型的為磁盤(pán)。其特性是：可尋址、一般為DMA方式。 存儲(chǔ)設(shè)備(外存/后備存儲(chǔ)器/輔助存儲(chǔ)器)4) 按設(shè)備的使用特性分類(lèi): 輸入設(shè)備 輸入/輸出設(shè)備 交互式設(shè)備 輸出設(shè)備精選pptIO設(shè)備一般由機(jī)械和電子兩部分組成,把這兩部分分開(kāi)處理，以提供更加模塊化，更加通用的設(shè)計(jì).（1）物理設(shè)備 機(jī)械部分是設(shè)備本身（物理裝置）（2）設(shè)備控制器 電子部分叫做設(shè)備控制器或適配器。 在小型和微型機(jī)中，它常采用印刷電路卡插入計(jì)算機(jī)中（接口）完成設(shè)備與主機(jī)間的連接和通訊 控制器卡上通常有一個(gè)插座，通過(guò)電

5、纜與設(shè)備相連 控制器和設(shè)備之間的接口是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，它符合ANSI、IEEE或ISO 這樣的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)5.1.2 設(shè)備控制器精選ppt5.1.2 設(shè)備控制器設(shè)備控制器功能： 是處于CPU與I/O設(shè)備之間的接口，接收CPU發(fā)來(lái)的命令，并控制I /O設(shè)備工作，是一個(gè)可編址設(shè)備。接收命令并進(jìn)行譯碼（控制寄存器）接收來(lái)自主機(jī)的命令，譯成驅(qū) 動(dòng)設(shè)備的操作碼；同時(shí)將地址譯碼以對(duì)應(yīng)多個(gè)設(shè)備中的一個(gè)。 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換（數(shù)據(jù)寄存器）根據(jù)主機(jī)I/O命令實(shí)現(xiàn)CPU與控制器、控制器與設(shè)備間數(shù)據(jù)交換。 記錄和報(bào)告設(shè)備狀態(tài)（狀態(tài)寄存器）記錄控制設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)，用于CPU進(jìn)行I/O時(shí)的查詢(xún)條件。精選ppt設(shè)備控制器的組成設(shè)備與控

6、制器間的接口 設(shè)備控制器的組成 精選ppt5.1.3 I/O 通道一、引入通道一種特殊的執(zhí)行I/O指令的處理機(jī)，與CPU共享內(nèi)存，可以有自己的總線(xiàn)。引入目的解脫CPU對(duì)I/O的組織、管理。CPU只需發(fā)送I/O命令給通道，通道通過(guò)調(diào)用內(nèi)存中的相應(yīng)通道程序完成任務(wù)。 精選ppt5.1.3 I/O 通道二、類(lèi)型根據(jù)信息交換方式的不同，通道可分成以下幾種類(lèi)型：字節(jié)多路通道數(shù)組選擇通道數(shù)組多路通道注：“瓶頸”問(wèn)題精選ppt字節(jié)多路通道其工作原理: 數(shù)據(jù)傳送是按字節(jié)交叉方式工作。1)有一個(gè)主通道。2)含有多個(gè)非分配型子通道A、B、C3)每子通道通過(guò)一控制器與一臺(tái)中/低速的I/O設(shè)備相連，可同時(shí)并行向主通道

7、傳數(shù)據(jù)。4)各子通道以時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式按字節(jié)交叉使用主通道。優(yōu)點(diǎn)：可連多臺(tái)中/低速設(shè)備；能分時(shí)并行操作。缺點(diǎn)：傳輸率較低。 精選ppt圖5-3字節(jié)多路通道的工作原理 精選ppt數(shù)組選擇通道其工作原理:數(shù)據(jù)傳送是按成組方式進(jìn)行工作，每次傳輸一批數(shù)據(jù)。主要用于連接高速I(mǎi)/O設(shè)備。 1)有一個(gè)主通道 2)含有一個(gè)分配型子通道 3)子通道在一段時(shí)間內(nèi)只能選擇一個(gè)子通道程序執(zhí)行控制一臺(tái)設(shè)備數(shù)據(jù)傳送。優(yōu)點(diǎn)：可連多臺(tái)高速設(shè)備；傳輸率較高。缺點(diǎn)：某臺(tái)設(shè)備占用子通道不傳數(shù)據(jù)，而使主通道閑置，其它設(shè)備也不能傳數(shù)據(jù)。所以通道的利用率很低。精選ppt數(shù)組多路通道 數(shù)據(jù)傳送仍是按數(shù)組方式工作。 工作原理（結(jié)合兩者：并行+

8、數(shù)組） 1)有一個(gè)主通道 2)含有多個(gè)非分配型子通道A、B、C 3)各子通道以時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式按數(shù)組方式使用主通道。 優(yōu)點(diǎn)：可連多臺(tái)高/中速設(shè)備；能分時(shí)并行操作，傳輸率較高。精選ppt“瓶頸”問(wèn)題存儲(chǔ)器通道1通道2控制器1控制器2控制器3控制器4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單通路I/O系統(tǒng)精選ppt解決“瓶頸”問(wèn)題的方法-多路方式通道2設(shè)備1設(shè)備2設(shè)備3設(shè)備4存儲(chǔ)器通道1控制器1控制器2多通路I/O系統(tǒng)（4路）精選ppt5.1.4總線(xiàn)系統(tǒng)總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的各部件，如CPU、存儲(chǔ)器以及各種I/O設(shè)備之間的聯(lián)系?？偩€(xiàn)性能指標(biāo):時(shí)鐘頻率、帶寬和相應(yīng)的總線(xiàn)傳輸速率圖5-6總線(xiàn)型I/O系

9、統(tǒng)結(jié)構(gòu) 精選ppt1ISA和EISA總線(xiàn)1) ISA(Industry Standard Architecture)總線(xiàn)這是為在1984年推出的80286型微機(jī)而設(shè)計(jì)的總線(xiàn)結(jié)構(gòu)。其總線(xiàn)的帶寬為8位，最高傳輸速率為2 Mb/s。之后不久又推出了16位的(EISA)總線(xiàn)，其最高傳輸速率為8 Mb/s，后又升至16 Mb/s，能連接12臺(tái)設(shè)備。2) EISA(Extended ISA)總線(xiàn)到20世紀(jì)80年代末期，ISA總線(xiàn)已難于滿(mǎn)足帶寬和傳輸速率的要求，于是人們又開(kāi)發(fā)出擴(kuò)展ISA(EISA)總線(xiàn)，其帶寬為32位，總線(xiàn)的傳輸速率高達(dá)32 Mb/s，同樣可以連接12臺(tái)外部設(shè)備。 精選ppt2局部總線(xiàn)(L

10、ocal Bus)多媒體技術(shù)的興起，特別是全運(yùn)動(dòng)視頻處理、高保真音響、高速LAN，以及高質(zhì)量圖形處理等技術(shù)，都要求總線(xiàn)具有更高的傳輸速率，這時(shí)的EISA總線(xiàn)已難于滿(mǎn)足要求，于是，局部總線(xiàn)便應(yīng)運(yùn)而生。所謂局部總線(xiàn)，是指將多媒體卡、高速LAN網(wǎng)卡、高性能圖形板等，從ISA總線(xiàn)上卸下來(lái)，再通過(guò)局部總線(xiàn)控制器直接接到CPU總線(xiàn)上，使之與高速CPU總線(xiàn)相匹配，而打印機(jī)、FAX/Modem、CDROM等仍?huà)煸贗SA總線(xiàn)上。在局部總線(xiàn)中較有影響的是VESA總線(xiàn)和PCI總線(xiàn)。 精選ppt1) VESA(Video Electronic Standard Association)總線(xiàn)該總線(xiàn)的設(shè)計(jì)思想是以低價(jià)位迅

11、速占領(lǐng)市場(chǎng)。VESA總線(xiàn)的帶寬為32位，最高傳輸速率為132 Mb/s。它在20世紀(jì)90年代初被推出時(shí)，廣泛應(yīng)用于486微機(jī)中。但VESA總線(xiàn)仍存在較嚴(yán)重的缺點(diǎn)，比如，它所能連接的設(shè)備數(shù)僅為24臺(tái)，在控制器中無(wú)緩沖，故難于適應(yīng)處理器速度的不斷提高，也不能支持后來(lái)出現(xiàn)的Pentium微機(jī)。 精選ppt2) PCI(Peripheral Component Interface)總線(xiàn)隨著Pentium系列芯片的推出，Intel公司分別在1992年和1995年頒布了PCI總線(xiàn)的V1.0和V2.1規(guī)范，后者支持64位系統(tǒng)。PCI在CPU和外設(shè)間插入一復(fù)雜的管理層，用于協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)傳輸和提供一致的接口。在管理

12、層中配有數(shù)據(jù)緩沖，通過(guò)該緩沖可將線(xiàn)路的驅(qū)動(dòng)能力放大，使PCI最多能支持10種外設(shè)，并使高時(shí)鐘頻率的CPU能很好地運(yùn)行，最大傳輸速率可達(dá)132 Mb/s。PCI既可連接ISA、EISA等傳統(tǒng)型總線(xiàn)，又可支持Pentium的64位系統(tǒng)，是基于奔騰等新一代微處理器而發(fā)展的總線(xiàn)。 精選ppt2) AGP(Accelerate Graphical Port)總線(xiàn)隨著Pentium系列芯片的推出，Intel公司分別在1992年和1995年加速圖形接口(AGP)。隨著顯示芯片的發(fā)展，PCI總線(xiàn)日益無(wú)法滿(mǎn)足其需求。英特爾于1996年7月正式推出了AGP接口，它是一種顯示AGP顯卡圖片卡專(zhuān)用的局部總線(xiàn)。嚴(yán)格的說(shuō)

13、，AGP不能稱(chēng)為總線(xiàn)，它與PCI總線(xiàn)不同，因?yàn)樗屈c(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，即連接控制芯片和AGP顯示卡，但在習(xí)慣上我們依然稱(chēng)其為AGP總線(xiàn)。AGP接口是基于PCI 2.1 版規(guī)范并進(jìn)行擴(kuò)充修改而成，工作頻率為66MHz。 精選ppt5.1.5 I/O 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)CPU存儲(chǔ)器磁盤(pán)控制器打印機(jī)控制器其它控制器磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器打印機(jī)微型機(jī)I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總線(xiàn)型計(jì)算機(jī)I/O通道1I/O通道2控制器控制器控制器控制器主機(jī)I/O系統(tǒng)具有通道設(shè)備精選ppt5.2 I/O 控制方式 1、程序控制方式 2、中斷控制方式 3、直接存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)(DMA)方式 4、通道控制方式 四個(gè)階段：程序I/O中斷I/ODMA控制通道控制。趨勢(shì)：提高

14、并行度。精選ppt查詢(xún)方式：CPU需花代價(jià)不斷查詢(xún)I/O狀態(tài)（圖5-7a）CPU資源浪費(fèi)極大。例：CPU忙等時(shí)間99.9ms+讀寫(xiě)字符時(shí)間0.1ms=I/O時(shí)間100ms特點(diǎn)：控制簡(jiǎn)單，但CPU的利用率低（串行），出現(xiàn)忙等待（循環(huán)等待設(shè)備的I/O操作）-即輪詢(xún)（Polling） 1.程序直接控制方式精選ppt程序控制輸入/輸出方式以鍵盤(pán)為例1、CPU向鍵盤(pán)的控制器發(fā)一條輸入命令，啟動(dòng)鍵盤(pán)進(jìn)行輸入操作，并將狀態(tài)寄存器的”忙閑位”busy置1，表示忙。2、然后CPU運(yùn)行程序不斷測(cè)試狀態(tài)寄存器的”完成位”，看鍵盤(pán)是否完成了輸入。直到鍵盤(pán)已將數(shù)據(jù)輸入到了鍵盤(pán)控制器的數(shù)據(jù)寄存器中，狀態(tài)寄存器的”完成位”

15、變?yōu)?時(shí)，CPU才停止測(cè)試。3、CPU取走數(shù)據(jù)寄存器中的輸入數(shù)據(jù)。精選ppt2.中斷控制方式）需數(shù)據(jù)的進(jìn)程向CPU發(fā)出指令啟動(dòng)I/O設(shè)備輸入數(shù)據(jù)。）該進(jìn)程放棄處理機(jī)，等待輸入完成。）輸入完成后，I/O控制器向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，CPU收到后，轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序。中斷服務(wù)程序?qū)?shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)送指定內(nèi)存單元，并將原進(jìn)程喚醒，繼續(xù)執(zhí)行。）以后，該進(jìn)程再被調(diào)度，從內(nèi)存單元取出數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 優(yōu)點(diǎn)- CPU利用率大大提高（可以與I/O設(shè)備并行工作）。 缺點(diǎn)-控制器數(shù)據(jù)緩沖寄存器較小，完成一次I/O可能要多次中斷驅(qū)動(dòng)，發(fā)生中斷次數(shù)較多將耗去大量CPU處理時(shí)間。精選ppt向I/O發(fā)命令返回執(zhí)行其它任務(wù)。I

16、/O中斷產(chǎn)生CPU轉(zhuǎn)相應(yīng)中斷處理程序。如：讀數(shù)據(jù)，讀完后以中斷方式通知CPU，CPU完成數(shù)據(jù)從I/O內(nèi)存精選ppt中斷輸入/輸出方式以鍵盤(pán)輸入為例（1）開(kāi)中斷。CPU把啟動(dòng)位和中斷允許位為1的控制字寫(xiě)入鍵盤(pán)控制狀態(tài)寄存器中，啟動(dòng)鍵盤(pán)。（當(dāng)中斷允許位為1時(shí)，中斷程序可以被調(diào)用。）（2）進(jìn)程等待鍵盤(pán)輸入完成（進(jìn)入等待隊(duì)列），由進(jìn)程調(diào)度程序調(diào)度其他就緒進(jìn)程使用CPU。（3）鍵盤(pán)啟動(dòng)后，當(dāng)數(shù)據(jù)寄存器裝滿(mǎn)后，鍵盤(pán)控制器通過(guò)中斷請(qǐng)求線(xiàn)向CPU發(fā)出中斷信號(hào)。（4）CPU暫停正在進(jìn)行的工作，轉(zhuǎn)向執(zhí)行中斷處理程序。（取出數(shù)據(jù)寄存器中的輸入數(shù)據(jù)送到內(nèi)存特定單元，并將等待輸入完成的進(jìn)程喚醒。）（5）中斷處理程序完畢

17、，CPU返回?cái)帱c(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行。（6）以后某個(gè)時(shí)刻，進(jìn)程調(diào)度程序選中正處于就緒狀態(tài)的那個(gè)進(jìn)程，該進(jìn)程從特定內(nèi)存單元中取出所需的數(shù)據(jù)繼續(xù)工作。精選ppt3、DMA方式用于塊設(shè)備中一、引入中斷I/O，CPU“字節(jié)”干預(yù)一次，即每“字節(jié)”傳送產(chǎn)生一次中斷。DMA：由DMA控制器直接控制總線(xiàn)傳遞數(shù)據(jù)塊。DMA控制器完成從I/O內(nèi)存。精選pptDMA組成一組寄存器+控制邏輯。圖5.8CR（命令/狀態(tài)）; DR（數(shù)據(jù)）; MAR（內(nèi)存地址）; DC（計(jì)數(shù)）DMA工作過(guò)程（例）：圖5-8DMA控制器的組成 精選ppt3、DMA方式1）需數(shù)據(jù)的進(jìn)程向CPU發(fā)出指令,向DMA控制器寫(xiě)入數(shù)據(jù)存放的內(nèi)存始址、傳送的字節(jié)數(shù)

18、,并置中斷位和啟動(dòng)位,啟動(dòng)I/O設(shè)備輸入數(shù)據(jù)并允許中斷。2）該進(jìn)程放棄處理機(jī)等待輸入完成，處理機(jī)被其它進(jìn)程占據(jù)。3）DMA控制器采用挪用CPU周期，將一批數(shù)據(jù)寫(xiě)入內(nèi)存中。4）DMA控制器傳送完數(shù)據(jù)后，向CPU發(fā)中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)后轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序，喚醒進(jìn)程，并返回被中斷程序。5）在以后該進(jìn)程再被調(diào)度，從內(nèi)存單元取出數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。優(yōu)點(diǎn)CPU利用率進(jìn)一步提高（并行度有所提高）。缺點(diǎn)數(shù)據(jù)傳送方向、字節(jié)數(shù)、內(nèi)存地址等需由CPU控制，且每一設(shè)備需一臺(tái)DMA控制器，設(shè)備增多時(shí)，不經(jīng)濟(jì)。精選pptDMA工作過(guò)程精選pptDMA方式與中斷的主要區(qū)別中斷方式是在數(shù)據(jù)緩沖寄存區(qū)滿(mǎn)后，發(fā)中斷請(qǐng)求，CPU進(jìn)行中斷處

19、理;DMA方式則是在所要求傳送的數(shù)據(jù)塊全部傳送結(jié)束時(shí)要求CPU進(jìn)行中斷處理,大大減少了CPU進(jìn)行中斷處理的次數(shù)中斷方式的數(shù)據(jù)傳送是由CPU控制完成的;DMA方式則是在DMA控制器的控制下不經(jīng)過(guò)CPU控制完成的精選pptDMA工作原理竊取總線(xiàn)控制權(quán) 存放輸入數(shù)據(jù)的內(nèi)存起始地址、要傳送的字節(jié)數(shù) 送入DMA控制器的內(nèi)存地址寄存器和傳送字節(jié)計(jì)數(shù)器 中斷允許位和啟動(dòng)位置成1，啟動(dòng)設(shè)備 發(fā)出傳輸要求的進(jìn)程進(jìn)入等待狀態(tài) 執(zhí)行指令被暫時(shí)掛起，進(jìn)程調(diào)度其他進(jìn)程占據(jù)CPU 輸入設(shè)備不斷竊?。ㄕ加茫〤PU總線(xiàn)工作周期（cycle stealing），數(shù)據(jù)不斷寫(xiě)入內(nèi)存 傳送完畢，發(fā)出中斷信號(hào) CPU接到中斷信號(hào)轉(zhuǎn)入中

20、斷處理程序處理 中斷處理結(jié)束，CPU返回原進(jìn)程或切換到新的進(jìn)程精選ppt4、通道控制方式1）需數(shù)據(jù)的進(jìn)程向CPU發(fā)出指令，CPU發(fā)啟動(dòng)指令指明I/O操作、設(shè)備號(hào)和對(duì)應(yīng)的通道。2）該進(jìn)程放棄CPU等待輸入完成，CPU被其它進(jìn)程占據(jù)。3）通道接收到CPU發(fā)來(lái)的啟動(dòng)指令后，取出內(nèi)存中的通道程序執(zhí)行，控制設(shè)備將數(shù)據(jù)傳送到內(nèi)存指定區(qū)域。4）傳送完數(shù)據(jù)后，通道向CPU發(fā)中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)后轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序，喚醒進(jìn)程，并返回被中斷程序。5）在以后該進(jìn)程再被調(diào)度，從內(nèi)存取出數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。優(yōu)點(diǎn)：一個(gè)通道可控制多設(shè)備，所需CPU干預(yù)更少。 CPU利用率較高（并行度較高）。缺點(diǎn)：通道價(jià)格較高。DMA方式：對(duì)需多離

21、散塊的讀取仍需要多次中斷。精選ppt通道部件 內(nèi)存:與主機(jī)共享同一個(gè)存儲(chǔ)器。 通道運(yùn)算控制部件:它負(fù)責(zé)解釋執(zhí)行通道指令。另外還應(yīng)保有若干信息字（寄存器），包括： 數(shù)據(jù)字(CDW):存放被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。 通道指令字(CCW):存放當(dāng)前正在執(zhí)行的指令。 通道地址字(CAW):存放下條通道指令地址（相當(dāng)于程序計(jì)數(shù)器）。 通道狀態(tài)字(CSW):用于記錄通道和該通道中各設(shè)備的當(dāng)前工作狀態(tài)。 精選ppt通道指令格式： 其中操作碼包括如下幾種（構(gòu)成通道指令系統(tǒng)）： 空操作：不執(zhí)行任何操作，取下條指令繼續(xù)工作； 轉(zhuǎn)移操作：按指令中的主存地址取另一條通道指令； 讀操作：從指定設(shè)備上讀進(jìn)一批數(shù)據(jù)； 寫(xiě)操作：向指定設(shè)

22、備上輸出一批數(shù)據(jù)； 控制型操作：控制外部設(shè)備那些非傳輸性動(dòng)作，磁帶反繞、磁盤(pán)磁臂移動(dòng)、打印紙換頁(yè)等； 結(jié)束操作：表示通道程序結(jié)束，在CSW中記下正常結(jié)束標(biāo)記，并向主機(jī)發(fā)出通道中斷； 操作碼傳輸個(gè)數(shù)特征位內(nèi)存地址通道部件 精選ppt5.3 緩沖管理1、提高處理機(jī)與I/O設(shè)備的并行工作的技術(shù)： ） 數(shù)據(jù)傳送控制方式 ） 緩沖技術(shù)2、操作系統(tǒng)中，引入緩沖的主要原因 1）緩沖CPU與I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾。凡是數(shù)據(jù)到達(dá)率與數(shù)據(jù)離去率不同的地方都可以設(shè)置緩沖區(qū)。 2）提高CPU與I/O設(shè)備的并行性 3）減少中斷CPU的次數(shù) 如圖5-10精選ppt圖5-10利用緩沖寄存器實(shí)現(xiàn)緩沖 精選ppt5.3

23、緩沖管理 進(jìn)程讀取數(shù)據(jù)塊時(shí)，若已在緩沖區(qū)就立刻讀取，不阻塞進(jìn)程。當(dāng)緩沖區(qū)空時(shí)才阻塞進(jìn)程，啟動(dòng)磁盤(pán)數(shù)據(jù)塊讀入，這就是所謂的提前讀。 當(dāng)進(jìn)程輸出數(shù)據(jù)塊到磁盤(pán)時(shí)，只需寫(xiě)入緩沖區(qū)，直到緩沖區(qū)滿(mǎn)之后才開(kāi)始啟動(dòng)磁盤(pán)。既減少了輸出操作和中斷次數(shù)，又提高了傳輸速度。利用緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)的這種功能就稱(chēng)為延遲寫(xiě)。 引入緩沖技術(shù)，系統(tǒng)對(duì)設(shè)備讀寫(xiě)可實(shí)行“提前讀”和“延遲寫(xiě)”方式。精選ppt3、緩沖技術(shù)的分類(lèi) 單緩沖 雙緩沖 循環(huán)緩沖 緩沖池 5.3 緩沖管理4.緩沖的實(shí)現(xiàn)方法 一種是采用專(zhuān)用硬件緩沖器，例如I/O設(shè)備，或控制器中的數(shù)據(jù)緩沖寄存器。 另一種方法是利用系統(tǒng)內(nèi)存空間和軟件方法實(shí)現(xiàn)的緩沖技術(shù)，也稱(chēng)軟件緩沖。 主要討

24、論利用內(nèi)存和軟件實(shí)現(xiàn)的緩沖技術(shù)。 精選ppt操作系統(tǒng)用戶(hù)進(jìn)程I/O設(shè)備進(jìn)入進(jìn)入移動(dòng)到（a）無(wú)緩沖（b）單緩沖（c）雙緩沖I/O設(shè)備I/O設(shè)備進(jìn)入移動(dòng)到（d）循環(huán)緩沖I/O設(shè)備進(jìn)入移動(dòng)到輸入緩沖配置精選ppt單 緩 沖 在設(shè)備和處理機(jī)之間設(shè)置一個(gè)緩沖。設(shè)備與處理機(jī)交換數(shù)據(jù)時(shí)，先把交換的數(shù)據(jù)寫(xiě)入緩沖區(qū)，然后需要數(shù)據(jù)的設(shè)備/處理機(jī)再?gòu)木彌_區(qū)中取走數(shù)據(jù)。 特點(diǎn)：緩沖區(qū)數(shù)只有一個(gè)；設(shè)備與處理機(jī)對(duì)緩沖區(qū)的操作是串行的。 外部設(shè)備緩沖區(qū)OS用戶(hù)進(jìn)程精選ppt一塊數(shù)據(jù)的處理時(shí)間由于C和T可并行，M和C或M和T不能并行，因此處理一塊數(shù)據(jù)時(shí)間：Max(C,T)+M精選ppt雙 緩 沖 在設(shè)備和處理機(jī)之間設(shè)置2個(gè)緩

25、沖。設(shè)備與處理機(jī)交換數(shù)據(jù)時(shí)，先把交換的數(shù)據(jù)寫(xiě)入緩沖區(qū)，然后需要數(shù)據(jù)的設(shè)備/處理機(jī)再?gòu)木彌_區(qū)中取走數(shù)據(jù)。因緩沖區(qū)有2個(gè)，提高了設(shè)備與處理機(jī)并行操作的程度，只有當(dāng)兩個(gè)均為空時(shí)，需數(shù)據(jù)的進(jìn)程才等待。特點(diǎn)：緩沖區(qū)數(shù)有2個(gè)；設(shè)備與處理機(jī)對(duì)緩沖區(qū)的操作可并行，提高了設(shè)備與處理機(jī)并行操作的程度。用戶(hù)進(jìn)程操作系統(tǒng)傳送輸入I/O設(shè)備精選ppt一塊數(shù)據(jù)的處理時(shí)間 系統(tǒng)傳送時(shí)間可并行，處理一塊時(shí)間MAX(C,T)+MMAX(C,T)當(dāng)CT ：CPU連續(xù)處理不等I/O當(dāng)C輸出速度，全部buf滿(mǎn)，這時(shí)輸入進(jìn)程阻塞NextF指針追趕上NextB指針計(jì)算進(jìn)程阻塞表示輸入速度I/O完成發(fā)送中斷CPU調(diào)用中斷處理過(guò)程中斷處理過(guò)

26、程喚醒被阻塞的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)程保護(hù)被中斷進(jìn)程CPU環(huán)境轉(zhuǎn)入相應(yīng)的設(shè)備處理程序中斷處理(特性)恢復(fù)被中斷進(jìn)程的現(xiàn)場(chǎng)精選ppt圖5-17中斷現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)示意圖 精選ppt5.4.2 中斷處理程序中斷處理流程 精選ppt5.4.4 設(shè)備獨(dú)立性軟件設(shè)備獨(dú)立性概念（設(shè)備無(wú)關(guān)性）設(shè)備獨(dú)立性的實(shí)現(xiàn)邏輯設(shè)備（應(yīng)用程序）和物理設(shè)備（執(zhí)行）設(shè)備分配時(shí)的靈活性易于實(shí)現(xiàn)I/O重定向(設(shè)備更換)設(shè)備獨(dú)立性軟件執(zhí)行所有設(shè)備的公有操作向用戶(hù)層（文件層）軟件提供統(tǒng)一的接口邏輯設(shè)備名到物理設(shè)備名映射的實(shí)現(xiàn)邏輯設(shè)備表LUT(Logical Unit Table)LUT設(shè)置方法：?jiǎn)斡脩?hù)環(huán)境整個(gè)系統(tǒng)設(shè)置一張LUT ；多用戶(hù)環(huán)境每個(gè)用戶(hù)設(shè)一張

27、LUT 精選ppt設(shè)備獨(dú)立性相關(guān)概念設(shè)備獨(dú)立性概念（設(shè)備無(wú)關(guān)性,Device Independence） 為提高OS的可適應(yīng)性和可擴(kuò)展性，而將應(yīng)用程序獨(dú)立于具體使用的物理設(shè)備。 為實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性將物理設(shè)備抽象為邏輯設(shè)備，進(jìn)程通過(guò)設(shè)備獨(dú)立性軟件訪(fǎng)問(wèn)邏輯設(shè)備轉(zhuǎn)換為設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序訪(fǎng)問(wèn)物理設(shè)備。邏輯設(shè)備物理設(shè)備精選pptLinux系統(tǒng)中外部設(shè)備等同文件設(shè)備文件；這些設(shè)備文件名就是系統(tǒng)規(guī)定的邏輯設(shè)備名；系統(tǒng)的/dev目錄下是各種設(shè)備：（1）以fd開(kāi)頭的文件是軟盤(pán)設(shè)備。/dev/fd0第一個(gè)軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器/dev/fd1第二個(gè)軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器（2）以hd開(kāi)頭的文件是IDE硬盤(pán)設(shè)備。/dev/hda第一硬盤(pán)hda1第一

28、個(gè)硬盤(pán)/dev/hda的第一個(gè)分區(qū)hda、hdb、hdc、系統(tǒng)中的多個(gè)IDE硬盤(pán)（3）/dev/ttys串行端口COM1，/dev/cua調(diào)制解調(diào)器。以tty開(kāi)頭的文件是系統(tǒng)的虛擬終端以pty開(kāi)頭的文件是偽終端，用telnet遠(yuǎn)程登錄時(shí)用到/dev/console控制臺(tái)，即直接與系統(tǒng)相連的顯示器和鍵盤(pán)。 實(shí)用系統(tǒng)中的邏輯設(shè)備和物理設(shè)備精選ppt邏輯設(shè)備表LUT(Logical Unit Table)邏輯設(shè)備名物理設(shè)備名驅(qū)動(dòng)程序入口地址/dev/tty31024/dev/print52046邏輯設(shè)備名系統(tǒng)設(shè)備表指針/dev/tty3/dev/print5(a)單用戶(hù)環(huán)境邏輯設(shè)備表(b)多用戶(hù)環(huán)境

29、邏輯設(shè)備表精選ppt設(shè)備獨(dú)立性軟件對(duì)執(zhí)行設(shè)備公有操作所有設(shè)備的公有操作分配回收：對(duì)獨(dú)立設(shè)備的分配與回收名字映射：將邏輯設(shè)備名映射為物理設(shè)備名，進(jìn)一步可以找到相應(yīng)物理設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序保護(hù)：對(duì)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，禁止用戶(hù)直接訪(fǎng)問(wèn)設(shè)備緩沖：緩沖管理，即對(duì)字符設(shè)備和塊設(shè)備的緩沖區(qū)進(jìn)行有效的管理，以提高I/O的效率差錯(cuò)控制：由于在I/O操作中的絕大多數(shù)錯(cuò)誤都與設(shè)備無(wú)關(guān)，故主要由設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序處理，而設(shè)備獨(dú)立性軟件只處理那些設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序無(wú)法處理的錯(cuò)誤精選ppt 幾乎所有計(jì)算機(jī)都使用磁盤(pán)來(lái)存儲(chǔ)信息。從存儲(chǔ)角度，與內(nèi)存比較起來(lái)，磁盤(pán)有三個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)：（1）可用的存儲(chǔ)容量非常大（2）每位的價(jià)格非常低（3）電源關(guān)掉后信息不

30、會(huì)丟失5.6 磁盤(pán)存儲(chǔ)器精選ppt5.6 磁盤(pán)存儲(chǔ)器提高磁盤(pán)I/O速度的主要途徑：5.6.1選擇性能好的磁盤(pán)5.6.2采用好的磁盤(pán)調(diào)度算法5.6.3設(shè)置磁盤(pán)高速緩存（Disk Cache）5.6.4其它方法5.6.5采用高度可靠、快速的容量磁盤(pán)系統(tǒng)廉價(jià)磁盤(pán)冗余陣列精選ppt5.6.1 磁盤(pán)性能磁盤(pán)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的組織磁盤(pán)類(lèi)型訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間精選ppt移動(dòng)臂盤(pán)面 m-1盤(pán)面0盤(pán)面1盤(pán)面2 柱面0柱面1柱面n-1扇區(qū)0扇區(qū)1扇區(qū)k-1 移動(dòng)臂磁盤(pán)組結(jié)構(gòu)磁頭0磁頭1磁頭m-1磁盤(pán)結(jié)構(gòu) 磁盤(pán)的物理結(jié)構(gòu)： 盤(pán)片固定在旋轉(zhuǎn)軸上 軸等速地轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)磁盤(pán)組轉(zhuǎn)動(dòng)確定扇區(qū)位置 盤(pán)片分上下兩個(gè)盤(pán)面 盤(pán)面上分布若干個(gè)同心圓磁道 盤(pán)

31、面劃分區(qū)域相同的扇面，磁道上為扇區(qū) 磁盤(pán)組中盤(pán)面上序號(hào)相同磁道構(gòu)成一個(gè)柱面 最上最下兩個(gè)盤(pán)面作為伺服面精選ppt 磁盤(pán)的信息組織 為在磁盤(pán)上存儲(chǔ)信息，必須對(duì)磁盤(pán)進(jìn)行格式化。 每個(gè)磁道上扇區(qū)存有兩類(lèi)信息；記錄信息（數(shù)據(jù)字段）和控制信息（由標(biāo)識(shí)字段和間隙構(gòu)成）。以微機(jī)上常用的溫盤(pán)（溫徹斯特）上每個(gè)磁道30個(gè)扇區(qū)為例，其信息組織形式如下頁(yè)所示。 精選ppt 磁盤(pán)的信息組織 IDField0Gap 1Gap 2Gap 3DataField0IDField1Gap 2Gap 3DataField1IDField29DataField2917 7 41 515 20 17 7 41 515 20 17 7

32、 41 515 20物理扇區(qū) 0物理扇區(qū) 1物理扇區(qū) 29CRCSynchByteTrack #Head #Sector #CRCSynchByteData每個(gè)扇區(qū)600個(gè)字節(jié)Bytes 1 2 1 1 2 1 512 2Gap 1Gap 3Gap 2Gap 1圖5-24磁盤(pán)的格式化 精選ppt 磁盤(pán)的類(lèi)型；有固定頭磁盤(pán)和移動(dòng)頭磁盤(pán)： 固定頭磁盤(pán)；每條磁道上一個(gè)讀/寫(xiě)頭，可并行讀/寫(xiě)，I/O速度高，但價(jià)格較昂貴。 移動(dòng)頭磁盤(pán)；每個(gè)盤(pán)面僅有一個(gè)磁頭，磁頭能夠移動(dòng)以進(jìn)行尋道，只能串行讀/寫(xiě)，I/O速度相對(duì)較慢。操作移動(dòng)磁臂尋道旋轉(zhuǎn)尋扇區(qū)讀/寫(xiě)地址三維訪(fǎng)問(wèn)方式隨機(jī)文件結(jié)構(gòu)順序、索引和鏈接結(jié)構(gòu)移動(dòng)頭結(jié)

33、構(gòu)簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用于中小型磁盤(pán)設(shè)備，特性見(jiàn)表。磁盤(pán)類(lèi)型精選ppt磁盤(pán)的訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間 尋道時(shí)間：TS=m*n+Sm：常量，n：磁道數(shù)，s：磁盤(pán)啟動(dòng)時(shí)間。旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間Tr：指定扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭下所需時(shí)間。設(shè)每轉(zhuǎn)r秒，則Tr1/2r（均值）數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間Ttb/rNb：讀寫(xiě)字節(jié)數(shù)N：每道上的字節(jié)數(shù)訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間：Ta=Ts+Tr+Tt=m*n+S+1/2r+b/rN可見(jiàn)，由于特定磁盤(pán)，只有集中放數(shù)據(jù)，集中讀寫(xiě)（b大）才能更好提高傳輸效率。 精選ppt磁盤(pán)的訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間-例 假定一個(gè)典型的磁盤(pán)中，尋道的時(shí)間Ts平均為4ms，轉(zhuǎn)速為 7500r/min（1圈的時(shí)間就為8ms，平均旋轉(zhuǎn)延遲為8ms/2=4ms），每個(gè)磁道有5

34、00個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)512個(gè)字節(jié)；若希望讀取一個(gè)包含2500個(gè)扇區(qū)，大小為1.25MB的文件（1250KB/0.5KB/扇區(qū) = 2500扇區(qū)）。 精選ppt 順序讀取方式； 平均尋道時(shí)間：4ms 旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間：4ms 讀500個(gè)扇區(qū)時(shí)間：8ms 讀取一個(gè)磁道數(shù)據(jù)的時(shí)間為：16ms。由于連續(xù)不再需要尋道，后續(xù)磁道旋轉(zhuǎn)延遲+讀磁道數(shù)據(jù)可以在 4ms+8ms = 12ms 內(nèi)完成，整個(gè)所需時(shí)間：16ms + 48ms(4x12ms) = 64ms = 0.064s。 磁盤(pán)的訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間-例 精選ppt磁盤(pán)的訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間-例 隨機(jī)讀取方式；數(shù)據(jù)扇區(qū)隨機(jī)分布在各磁道上；對(duì)每個(gè)扇區(qū)都應(yīng)考慮Ta 三個(gè)部分時(shí)間，即

35、有： 平均尋道時(shí)間：4ms 旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間：4ms讀取一個(gè)扇區(qū)時(shí)間： 一個(gè)扇區(qū)數(shù)據(jù)讀取時(shí)間就為：8.016ms；總時(shí)間：2500 x 8.016ms = 20040ms = 20.04s。= 8ms = 0.016ms顯然，隨機(jī)方式時(shí)間大大地高于順序方式時(shí)間20.04s/0.064s 300倍！精選ppt5.6.2 磁盤(pán)調(diào)度算法目標(biāo)：減少平均尋道時(shí)間一、FCFS（Fisrt Come First Server）特點(diǎn)：簡(jiǎn)單，尋道時(shí)間長(zhǎng)，相當(dāng)于隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)模式。二、SSTF（最短尋道優(yōu)先）“饑餓現(xiàn)象”三、掃描算法。1.SCAN算法2.CSCAN算法3.N-STEP-SCAN調(diào)度算法4.FSCAN調(diào)度算法

36、精選ppt 假定磁盤(pán)有200個(gè)磁道，當(dāng)前有9個(gè)訪(fǎng)問(wèn)者（進(jìn)程）先后提出I/O操作，需要訪(fǎng)問(wèn)的磁道分別為：55，58，39，18，90，160，150，38，184；又假定當(dāng)前磁頭位置為100#。5.6.2 磁盤(pán)調(diào)度算法精選ppt訪(fǎng)問(wèn) 移動(dòng) 累計(jì)磁道 距離 移動(dòng)0 18 38 39 55 58 90 150 160 184 199 平均尋道長(zhǎng)度55.3184146498554545583483919671821889072160160702301501024038112352請(qǐng)求序列：55, 58, 39, 18, 90, 160, 150, 38, 184;100平均尋道長(zhǎng)度55.3FCFS精選

37、ppt 最短尋道時(shí)間優(yōu)先（SSTF） 0 18 38 39 55 58 90 150 160 184 199 100平均尋道長(zhǎng)度27.5請(qǐng)求序列：55, 58, 39, 18, 90, 160, 150, 38, 184;精選ppt掃描算法 SCAN SSTF算法雖然能獲得較好的尋道性能，但卻可能導(dǎo)致某個(gè)進(jìn)程發(fā)生“饑餓”(Starvation)現(xiàn)象。因?yàn)橹灰粩嘤行逻M(jìn)程的請(qǐng)求到達(dá)，且其所要訪(fǎng)問(wèn)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(qǐng)求必然優(yōu)先滿(mǎn)足SCAN 考慮了兩個(gè)方面問(wèn)題；優(yōu)先考慮磁頭當(dāng)前的移動(dòng)方向；與當(dāng)前磁道號(hào)距離最短；這樣就避免了饑餓現(xiàn)象。由于這種算法使得磁臂移動(dòng)規(guī)律頗似

38、電梯的運(yùn)動(dòng)，因而也稱(chēng)為電梯調(diào)度算法。精選ppt掃描算法 SCAN 0 18 38 39 55 58 90 150 160 184 199 平均尋道長(zhǎng)度27.8100請(qǐng)求序列：55, 58, 39, 18, 90, 160, 150, 38, 184;精選ppt循環(huán)掃描算法CSCAN SCAN算法問(wèn)題；為了減少這種延遲，規(guī)定磁頭單向讀/寫(xiě)運(yùn)動(dòng)(如只由內(nèi)向外)，完成讀寫(xiě)后立即返到最小/大磁道號(hào)的位置(將最小磁道號(hào)緊接著最大磁道號(hào)構(gòu)成循環(huán)，進(jìn)行循環(huán)掃描)，再進(jìn)行掃描。即CSCAN算法。j磁道號(hào)請(qǐng)求隊(duì)列: i j k m 一直在該方向完成之后，再回頭逐個(gè)處理，直到再選擇j，被延遲讀寫(xiě)。精選ppt循環(huán)掃

39、描算法CSCAN 0 18 38 39 55 58 90 150 160 184 199 平均尋道長(zhǎng)度35.8100請(qǐng)求序列：55, 58, 39, 18, 90, 160, 150, 38, 184;精選ppt1. NStepSCAN粘臂(Armstickiness) ：在SSTF、 SCAN及CSCAN幾種調(diào)度算法中，都可能會(huì)出現(xiàn)磁臂停留在某處不動(dòng)的情況，由于連續(xù)對(duì)某磁道訪(fǎng)問(wèn)引起的壟斷訪(fǎng)問(wèn)，將磁盤(pán)請(qǐng)求隊(duì)列分為長(zhǎng)為N的子隊(duì)列m個(gè)，如下圖處理。當(dāng)N=1時(shí)，為FCFS。當(dāng)N取很大時(shí)，接近SCAN.N-STEP-SCAN調(diào)度算法精選pptN-STEP-SCAN調(diào)度算法2.FSCAN:是N步SCAN

40、算法的簡(jiǎn)化，即FSCAN只將磁盤(pán)請(qǐng)求隊(duì)列分成兩個(gè)子隊(duì)列。一個(gè)是由當(dāng)前所有請(qǐng)求磁盤(pán)I/O的進(jìn)程形成的隊(duì)列，由磁盤(pán)調(diào)度按SCAN算法進(jìn)行處理。在掃描期間，將新出現(xiàn)的所有請(qǐng)求磁盤(pán)I/O的進(jìn)程，放入另一個(gè)等待處理的請(qǐng)求隊(duì)列。這樣，所有的新請(qǐng)求都將被推遲到下一次掃描時(shí)處理。精選ppt形式邏輯上是磁盤(pán)、物理上是駐留在內(nèi)存中的盤(pán)塊固定大小和可變大小數(shù)據(jù)交付(Data Delivery)方式數(shù)據(jù)交付指將磁盤(pán)高速緩存中的數(shù)據(jù)傳送給請(qǐng)求者進(jìn)程步驟：先查緩存、后查磁盤(pán)并更新緩存方式：數(shù)據(jù)交付:直接將高速緩存中的數(shù)據(jù)，傳送到請(qǐng)求者進(jìn)程的內(nèi)存工作區(qū)中。指針交付：只將指向高速緩存中某區(qū)域的指針交付給請(qǐng)求者進(jìn)程。指針交付傳

41、送的數(shù)據(jù)量少，節(jié)省數(shù)據(jù)從磁盤(pán)高速緩存到進(jìn)程的內(nèi)存工作區(qū)的時(shí)間5.6.3設(shè)置磁盤(pán)高速緩存（Disk Cache）精選ppt5.6.3設(shè)置磁盤(pán)高速緩存（Disk Cache）置換算法最近最久訪(fǎng)問(wèn)頻率：聯(lián)想存儲(chǔ)器的訪(fǎng)問(wèn)頻率可預(yù)見(jiàn)性：緩存中盤(pán)塊數(shù)據(jù)被訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)一致性：將需要一致性的塊放在替換隊(duì)列的頭部，優(yōu)先回寫(xiě)。周期性回寫(xiě)磁盤(pán)根據(jù)LRU算法，那些經(jīng)常要被訪(fǎng)問(wèn)的盤(pán)塊數(shù)據(jù)，可能會(huì)一直保留在高速緩存中，長(zhǎng)期不會(huì)被寫(xiě)回磁盤(pán)。LRU鏈意味著鏈中任一元素在被訪(fǎng)問(wèn)之后，總是又被掛到鏈尾而不被寫(xiě)回磁盤(pán)；只是一直未被訪(fǎng)問(wèn)的元素，才有可能移到鏈?zhǔn)祝粚?xiě)回磁盤(pán)。這樣會(huì)造成經(jīng)常修改的數(shù)據(jù)由于掉電等故障引起數(shù)據(jù)丟失。M

42、S-DOS采用寫(xiě)穿透方式(write-through cache); unix增設(shè)了一修改(update)程序精選ppt5.6.4提高磁盤(pán)I/O速度的其它方法 提前讀:預(yù)讀方式在讀當(dāng)前塊的同時(shí)，還要求將下一個(gè)盤(pán)塊(提前讀的塊)中的數(shù)據(jù)也讀入緩沖區(qū)延遲寫(xiě)：訪(fǎng)問(wèn)頻率高的磁盤(pán)塊放在替換隊(duì)列的尾部，減少回寫(xiě)次數(shù)優(yōu)化物理塊的分布目的是減小磁頭移動(dòng)距離簇分配方式：將在同一條磁道上的若干個(gè)盤(pán)塊組成一簇，一個(gè)簇為多個(gè)連續(xù)的塊虛擬盤(pán)（RAM盤(pán)）利用內(nèi)存空間去仿真磁盤(pán)，又稱(chēng)為RAM盤(pán)。該盤(pán)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序也可以接受所有標(biāo)準(zhǔn)的磁盤(pán)操作，但這些操作的執(zhí)行，不是在磁盤(pán)上而是在內(nèi)存中。這些對(duì)用戶(hù)都是透明的。用戶(hù)并不會(huì)發(fā)現(xiàn)這與真正的磁盤(pán)操作有什么不同，而僅僅是略微快些而已。和磁盤(pán)高速緩存區(qū)別：虛擬盤(pán)由用戶(hù)控制；磁盤(pán)高速緩存由OS控制。精選ppt 磁盤(pán)調(diào)度算法問(wèn)題： 基本屬于串行排隊(duì)問(wèn)題，即單一磁盤(pán)(機(jī))組件對(duì)于提高整體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的影響是有限的。 解決磁盤(pán)訪(fǎng)問(wèn)速度問(wèn)題的其它途徑： 與其它領(lǐng)域一樣，磁盤(pán)存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)者認(rèn)識(shí)到可以利用多個(gè)并行的組件來(lái)獲得進(jìn)一步性能提高，即利用并行部件和并行存儲(chǔ)技術(shù)，多磁盤(pán)同時(shí)操作。 5.6.5廉價(jià)磁盤(pán)冗余陣列（RAID）精選ppt5.6.5廉價(jià)磁盤(pán)冗余陣列（RAID）例如，假定處理機(jī)需要處理磁盤(pán)上10塊數(shù)據(jù)(可以連續(xù)讀取)；若磁盤(pán)速度為1塊/ms