設(shè)備管理培訓(xùn)課程 三

第5章設(shè)備管理I/O系統(tǒng)的組成I/O控制方式緩沖管理設(shè)備分配設(shè)備處理磁盤設(shè)備管理1/10/20231關(guān)于設(shè)備管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分是I/O系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括實(shí)現(xiàn)信息輸入、輸出和存儲功能的I/O設(shè)備相應(yīng)的設(shè)備控制器，有的大中型機(jī)還有I/O通道或I/O處理機(jī)?；救蝿?wù)：完成用戶提出的I/O請求，提高I/O速率以及改善I/O設(shè)備的利用率。主要功能：緩沖區(qū)管理、設(shè)備分配、設(shè)備處理、虛擬設(shè)備及設(shè)備獨(dú)立性等。我們主要對I/O設(shè)備和設(shè)備控制器等硬件作一扼要的闡述。1/10/202321、I/O系統(tǒng)的組成總的來說：需要用于輸入、輸出和存儲信息的設(shè)備；需要有相應(yīng)的設(shè)備控制器和高速總線；有的大中型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，配置I/O通道等；I/O設(shè)備設(shè)備控制器I/O通道1/10/202331）I/O設(shè)備的類型I/O設(shè)備的類型繁多，從OS的觀點(diǎn)，按其重要的性能指標(biāo)進(jìn)行分類如下：按傳輸速率分類：低速、中速、高速（鍵盤、打印機(jī)、磁盤）按信息交換的單位分類：塊設(shè)備：有結(jié)構(gòu)、速率高、可尋址、DMA方式控制字符設(shè)備：無結(jié)構(gòu)、速率低、不可尋址、中斷方式控制1/10/20234按設(shè)備的共享屬性分類：獨(dú)占：打印機(jī)共享：一個(gè)時(shí)刻上仍然是只被一個(gè)進(jìn)程占用。可尋址、可隨機(jī)訪問的色后備。磁盤。虛擬：使一臺獨(dú)占設(shè)備變換為若干臺邏輯設(shè)備，供給若干用戶“同時(shí)使用”。1/10/202352）設(shè)備控制器設(shè)備并不直接與CPU通信計(jì)算機(jī)中的一個(gè)實(shí)體——“設(shè)備控制器”負(fù)責(zé)控制一個(gè)或多個(gè)I/O設(shè)備，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。控制器是CPU與I/O設(shè)備之間的接口，作為中間人接收從CPU發(fā)來的命令，并去控制I/O設(shè)備工作，以使處理機(jī)脫離繁雜的設(shè)備控制事務(wù)。1/10/20236控制器與CPU接口控制器與設(shè)備接口設(shè)備控制器CPUI/O設(shè)備數(shù)據(jù)線地址線控制線數(shù)據(jù)狀態(tài)控制1/10/20237①I/O設(shè)備中的接口與控制器的接口有三種類型的信號數(shù)據(jù)信號線(進(jìn)出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、緩沖后傳送)控制信號線(讀\寫\移動磁頭等控制)狀態(tài)信號線I/O設(shè)備信號數(shù)據(jù)緩沖轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)狀態(tài)控制邏輯控制1/10/20238②設(shè)備控制器可編址，不同類控制一個(gè)設(shè)備時(shí)只有一個(gè)地址，若連接控制多個(gè)設(shè)備則含有多個(gè)設(shè)備地址管理的復(fù)雜性因不同設(shè)備而異，分為字符設(shè)備控制器、塊設(shè)備控制器。常作成接口卡插入計(jì)算機(jī)。1/10/20239基本功能接收和識別CPU命令（控制寄存器：存放命令和參數(shù)）標(biāo)識和報(bào)告設(shè)備的狀態(tài)（狀態(tài)寄存器）數(shù)據(jù)交換（數(shù)據(jù)寄存器）地址識別（控制器識別設(shè)備地址、寄存器地址。地址譯碼器）數(shù)據(jù)緩沖（協(xié)調(diào)I/O與CPU的速度差距）差錯(cuò)控制1/10/202310組成設(shè)備控制器與與處理機(jī)的接接口設(shè)備控制器與與設(shè)備的接口口I/O邏輯設(shè)備控制器數(shù)據(jù)線地址線控制線數(shù)據(jù)狀態(tài)控制I/O邏輯12/29/202211I/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)寄存器控制/狀態(tài)寄存器數(shù)據(jù)線地址線控制線與CPU的接口與設(shè)備的接口數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)狀態(tài)控制狀態(tài)控制一個(gè)接口連接接一個(gè)設(shè)備。。每個(gè)接口中都都有數(shù)據(jù)、控控制和狀態(tài)三三種類型的信信號?？刂破髦械腎/O邏輯根根據(jù)處理機(jī)發(fā)發(fā)來的地址信信號，去選擇擇一個(gè)設(shè)備接接口。1個(gè)或n個(gè)1個(gè)或n個(gè)12/29/202212I/O邏輯通過一組控制制線與處理機(jī)機(jī)交互，處理理機(jī)利用該邏邏輯向控制器器發(fā)送I/O命令。I/O邏輯對收收到的命令進(jìn)進(jìn)行譯碼。CPU要啟動動一個(gè)設(shè)備時(shí)時(shí)，將啟動命令發(fā)發(fā)送給控制器器；同時(shí)通過地址址線把地址發(fā)發(fā)送給控制器器控制器的I/O邏輯對收收到的地址和和命令進(jìn)行譯譯碼，再根據(jù)據(jù)所譯出的命命令選擇設(shè)備備進(jìn)行控制。。12/29/202213③處處理理機(jī)機(jī)與與設(shè)設(shè)備備控控制制器器間間實(shí)現(xiàn)現(xiàn)CPU與與設(shè)設(shè)備備控控制制器器之之間間的的通通信信。。共有三類類信號線線：數(shù)據(jù)線：數(shù)據(jù)據(jù)線通常與兩兩類寄存器相相連接，第一一類是數(shù)據(jù)寄寄存器；第二二類是控制/狀態(tài)寄存器器。地址線控制線12/29/2022143）I/O通道①I/O通通道設(shè)備的的引入設(shè)備控制器器已大大減減少CPU對I/O的干預(yù)（（如承擔(dān)了了選擇設(shè)備備，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換、緩沖沖等功能））但當(dāng)主機(jī)的的外設(shè)很多多時(shí)，CPU的負(fù)擔(dān)擔(dān)仍然很重重。為此又又在CPU和設(shè)備控控制器之間間增設(shè)一個(gè)個(gè)機(jī)構(gòu)：““通道”主要目的：：建立更獨(dú)立立的I/O操作，解解放CPU。數(shù)據(jù)傳送的的獨(dú)立I/0操作作的組織、、管理及結(jié)結(jié)束處理也也盡量獨(dú)立立。設(shè)置通道后后CPU只需需向通道發(fā)發(fā)送一條I/O指令令即可不再再干預(yù)后續(xù)續(xù)操作。通道根據(jù)命命令，形成成通道程序序，執(zhí)行I/O操作作，完成后后向CPU發(fā)中斷信信號。12/29/202215②通道類型型實(shí)際上I/O通道是是一種特殊殊的處理機(jī)機(jī)：指令類型單單一，只用用于I/O操作；通道沒有內(nèi)內(nèi)存，它與與CPU共共享內(nèi)存。。根據(jù)其控制制的外圍設(shè)設(shè)備的不同同類型，信信息交換方方式也可分分為以下三三種類型：：字節(jié)多路通通道數(shù)組選擇通通道數(shù)組多路通通道12/29/202216字節(jié)節(jié)多多路路通通道道一個(gè)個(gè)通通道道常常通通過過多多個(gè)個(gè)子子通通道道連連接接控控制制多多個(gè)個(gè)設(shè)設(shè)備備控控制制器器。。多個(gè)個(gè)設(shè)設(shè)備備以以字字節(jié)節(jié)為為單單位位交叉叉輪輪流流使用用主主通通道道傳傳輸輸自自己己的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)。。（（圖圖5-3））控制器A設(shè)備控制器B設(shè)備A1B1C1…A2B2C2A1A2…B1B2…主通通道道掃掃描描子子通通道道速速率率足足夠夠快快，，子子通通道道上上的的設(shè)設(shè)備備速速率率又又不不太太高高時(shí)時(shí)，，一一般般不不丟丟失失信信息息。。適用于于并行行、低低速設(shè)設(shè)備12/29/202217數(shù)組選選擇通通道為了適適用高高速設(shè)設(shè)備，，設(shè)置置分配配型子子通道道設(shè)備分分配到到通道道后，，一段段時(shí)間間內(nèi)一一直獨(dú)獨(dú)占，，直至至設(shè)備備傳送送完畢畢釋放放。利用率率低。。數(shù)組多多路通通道結(jié)合上上述兩兩種方方式。。含多多個(gè)非非分配配型子子通道道。數(shù)數(shù)據(jù)傳傳送則則按數(shù)數(shù)組方方式進(jìn)進(jìn)行。。12/29/202218③“瓶頸頸”問題題由于通道道價(jià)格昂昂貴，致致使數(shù)量量較少，，使它成成為I/O系統(tǒng)統(tǒng)的瓶頸頸，進(jìn)而而造成系系統(tǒng)吞吐吐量的下下降。如如下例所所示：存儲器通道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712/29/202219解決“瓶瓶頸”問問題最有有效的辦辦法便是是增加設(shè)設(shè)備到主主機(jī)間的的通路而不增加加通道，，如下圖圖所示：：存儲器通道1通道2控制器1控制器2I/O設(shè)備I/O設(shè)備I/O設(shè)備I/O設(shè)備12/29/202220如圖所示示，計(jì)算算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)中的各各部件，，如CPU、存存儲器以以及各種種I/O設(shè)備之之間的聯(lián)聯(lián)系，都都是通過過總線來來實(shí)現(xiàn)的的?？偩€的性性能用總總線的““時(shí)鐘頻頻率”、、“帶寬寬”和相相應(yīng)的總總線“傳傳輸速率率”等指指標(biāo)來衡衡量。CPU存儲器磁盤控制器打印機(jī)控制器其他控制器磁盤驅(qū)動器打印機(jī)系統(tǒng)總線*微機(jī)機(jī)I/O系統(tǒng)中中的總線線結(jié)構(gòu)12/29/202221總線的發(fā)展展過程ISA和EISA總總線ISA（IndustryStandardArchitecture）總線線EISA（（ExtendedISA）總線局部總線（（LocalBus）VESA（（VideoElectronicStandard）總線線PCI（PeripheralComponentInterface）總線線12/29/2022222、I/O控制方方式程序I/O方式中斷驅(qū)動I/O方式式直接存儲器器訪問DMA（字節(jié)節(jié)—塊）I/O通道道控制方式式（組織傳傳送的獨(dú)立立）宗旨：減少少主機(jī)對I/O控制制的干預(yù)，，將CPU從繁雜的的I/O控控制事物中中解脫出來來。12/29/2022231））程程序序I/O方方式式處理理機(jī)機(jī)對對I/O設(shè)設(shè)備備的的控控制制采采取取程程序序I/O方方式式，，或或稱稱為為忙忙——等等待待方方式式向控制器發(fā)送送一條I/O指令啟動輸輸入設(shè)備輸入入數(shù)據(jù)時(shí)，要要同時(shí)把狀態(tài)態(tài)寄存器中的的忙/閑標(biāo)志志置為1。然后不斷測試試標(biāo)志。當(dāng)為為1時(shí)，表示示輸入機(jī)尚未未輸完一個(gè)字字，處理機(jī)應(yīng)應(yīng)繼續(xù)對該標(biāo)標(biāo)志測試，直直到它為0，，表明數(shù)據(jù)已已輸入到控制制器的數(shù)據(jù)寄寄存器中。處理機(jī)將數(shù)據(jù)據(jù)取出送入內(nèi)內(nèi)存單元，便便完成了一個(gè)個(gè)字的I/O。在程序I/O方式中，由由于CPU高高速而I/O設(shè)備低速致致使CPU極極大浪費(fèi)。注：程序I/O方式也稱稱作程序查詢詢方式或輪詢詢方式。12/29/202224程序I/O方方式流程圖向I/O控制器發(fā)讀命令讀I/O控制器的狀態(tài)從I/O控制器中讀入字向存儲器中寫字檢查狀態(tài)傳送完成？出錯(cuò)完成CPU→I/OI/O→CPUI/O→CPUCPU→內(nèi)存未完未就緒下條指令就緒12/29/2022252）中斷驅(qū)動動I/O方式式CPU向相應(yīng)應(yīng)的設(shè)備控制制器發(fā)出一條條I/O命令令然后立即返回回繼續(xù)執(zhí)行原原來的任務(wù)。設(shè)備控制器器于是按照命命令的要求去去控制指定I/O設(shè)備。。這時(shí)CPU與I/O設(shè)設(shè)備并行操作作。I/O設(shè)備輸輸入數(shù)據(jù)中，，無需CPU干預(yù)，因而而可使CPU與I/O設(shè)設(shè)備并行工作作。從而提高高了整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)的資源利用用率及吞吐量量。12/29/202226中斷控制方式式流程圖向I/O控制器發(fā)讀命令讀I/O控制器的狀態(tài)從I/O控制器中讀入字向存儲器中寫字檢查狀態(tài)傳送完成？出錯(cuò)完成CPU→I/OI/O→CPUI/O→CPUCPU→內(nèi)存未完下條指令就緒CPU做其它事中斷12/29/2022273）直直接存存儲器器訪問問DMA方方式式中斷方方式比比程序序I/O方方式更更有效效，但但仍以以字（（節(jié)））為單單位進(jìn)進(jìn)行I/O，每每當(dāng)完完成一一個(gè)字字（節(jié)節(jié)），，控制制器便便要請請求一一次中中斷。。CPU還是是存在在頻繁繁的中中斷處處理操操作。。DMA（DirectMemoryAccess））控制制方式式的引引入直接存存儲器器訪問問方式式。12/29/202228①該方式的的特點(diǎn)是：：數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡幕締挝皇鞘菙?shù)據(jù)塊；所傳送的數(shù)數(shù)據(jù)是從設(shè)設(shè)備直接送送入內(nèi)存的的，或者相相反；不需需要CPU操作。CPU干預(yù)預(yù)進(jìn)一步減減少：僅在傳送一一個(gè)或多個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)塊的的開始和結(jié)結(jié)束時(shí)，才才需CPU干預(yù)，整整塊數(shù)據(jù)的的傳送是在在控制器的的控制下完完成的。可見DMA方式又是是成百倍的的減少了CPU對I/O的干干預(yù)，進(jìn)一一步提高了了CPU與與I/O設(shè)設(shè)備的并行行操作程度度。12/29/202229DMA方式式示意圖向I/O控制器發(fā)布讀塊命令讀DMA控制器的狀態(tài)下條指令CPU做其它事中斷CPU→DMADMA→CPU12/29/202230②DMA控制器器的組成成DMA控制器由三部分分組成：：主機(jī)與DMA控控制器的的接口；；DMA控控制器與與塊設(shè)備備的接口口；I/O控控制邏輯輯。如下頁圖圖。12/29/202231DMA控控制器的的示意圖圖countI/O控制邏輯DRMARDCCRCPU內(nèi)存主機(jī)—控制器接口控制器與塊設(shè)備接口系統(tǒng)總線DMA控制器命令12/29/202232DMA控制器器中的寄存器器為實(shí)現(xiàn)主機(jī)與與控制器之間間塊數(shù)據(jù)的直直接交換，必必須設(shè)置如下下四類寄存器器：數(shù)據(jù)寄存器DR：暫存設(shè)備到內(nèi)內(nèi)存或從內(nèi)存存到設(shè)備的數(shù)數(shù)據(jù)。內(nèi)存地址寄存存器MAR：：它存放把數(shù)據(jù)據(jù)從設(shè)備傳送送到內(nèi)存的起起始的目標(biāo)地地址或內(nèi)存原原地址。數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器DC：存放本次CPU要讀或?qū)憣懙淖郑ü?jié)））數(shù)。命令/狀態(tài)寄寄存器CR：：用于接收從CPU發(fā)來的的I/O命令令或有關(guān)控制制和狀態(tài)信息息。12/29/202233③DMA工工作過程CPU先向向磁盤控制制器發(fā)送一一條讀命令令。該命令被送送到命令寄寄存器CR中。同時(shí)需發(fā)送送本次要將將數(shù)據(jù)讀入入的內(nèi)存起起始目標(biāo)地地址，該地地址被送入入MAR中；將磁盤盤中的原地地址直接送送入DMA控制器的的I/O控制制邏輯上。要讀數(shù)據(jù)的的字?jǐn)?shù)則送送入數(shù)據(jù)計(jì)計(jì)數(shù)器DC中啟動DMA控制器，，按其控制制邏輯開始始進(jìn)行數(shù)據(jù)據(jù)傳送DMA控制制器讀入一一個(gè)數(shù)據(jù)到到數(shù)據(jù)寄存存器DR中，然后傳傳到內(nèi)存中中；接著MAR+1,DC-1，，判斷DC是否為0,如否，，繼續(xù)，反反之控制器器發(fā)中斷請請求，傳送送完畢。以磁盤讀數(shù)數(shù)據(jù)為例12/29/202234DMA工作作方式流程程圖設(shè)置AR和DC初值啟動DMA傳送命令挪用存儲器周期傳送數(shù)據(jù)字存儲器地址增1字計(jì)數(shù)寄存器減1DC=0?請求中斷在繼續(xù)執(zhí)行用戶程序的同時(shí)，準(zhǔn)備又一次傳送12/29/2022354）I/O通道控制制方式DMA適用用于讀一個(gè)個(gè)連續(xù)的數(shù)數(shù)據(jù)塊；如一次讀多個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)塊到到內(nèi)存不同同區(qū)域，須由CPU分別發(fā)發(fā)送多條I/O指令令、進(jìn)行多多次DMA中斷處理理。DMA方式式的發(fā)展，，引入I/O通道道控制方式式，實(shí)現(xiàn)為為對一組數(shù)據(jù)塊塊的讀（寫））及有關(guān)的的控制和管管理為單位位的干預(yù)。。進(jìn)一步減減少CPU的干預(yù)此時(shí)，CPU只需發(fā)發(fā)一條I/O指令，，通道程序序的首地址址及要訪問問設(shè)備即可可。*CPU、通道和和I/O設(shè)設(shè)備三者的的并行操作作，提高整整系統(tǒng)資源源利用率。。12/29/202236通道道程程序序通道道通通過過執(zhí)執(zhí)行行通通道道程程序序，，與與設(shè)設(shè)備備控控制制器器共共同同實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)對對I/O設(shè)設(shè)備備的的控控制制。。通道程序序由一系系列通道道指令構(gòu)構(gòu)成。通通道指令令一般包包含下列列信息：：操作碼。。規(guī)定指指令所執(zhí)執(zhí)行的操操作。內(nèi)存地址址。計(jì)數(shù)。表表示本指指令所要要操作的的字節(jié)數(shù)數(shù)。通道程序序結(jié)束位位。用以以表示程程序是否否結(jié)束。。記錄結(jié)束束標(biāo)志。。表示該該指令是是否與下下條指令令有關(guān)。。12/29/202237內(nèi)存設(shè)備CPU緩沖區(qū)區(qū)數(shù)據(jù)控制器器（中斷斷、DMA）通道有”控控制器器”或或”通通道””的幫幫助后后CPU可可解放放去做做其他他事物物，提提高了了利用用率。。但分析析單個(gè)個(gè)程序序內(nèi)的的執(zhí)行行CPU計(jì)算算工作作需等等待后后續(xù)數(shù)數(shù)據(jù)輸輸入才才可繼繼續(xù)CPU計(jì)算算需等等待數(shù)數(shù)據(jù)輸輸入完完才能能計(jì)算算，雖雖然數(shù)數(shù)據(jù)輸輸入不不需CPU干預(yù)預(yù)，但但CPU的的解放放也只只是能能去做做其他他程序序，需需切換換工作作，還還是會會產(chǎn)生生開銷銷。一進(jìn)程程中““CPU計(jì)計(jì)算速速度””和““設(shè)備備I/O速速度””存在在不匹匹配的的矛盾盾。解決：：CPU進(jìn)進(jìn)行當(dāng)當(dāng)前計(jì)計(jì)算時(shí)時(shí)，進(jìn)進(jìn)行后后續(xù)數(shù)數(shù)據(jù)的的輸入入（先先不需需CPU干干預(yù)的的存在在一個(gè)個(gè)地方方———緩沖沖區(qū)））。12/29/2022383、緩緩沖管管理利用不不同的的I/O控控制方方式減減少CPU對輸輸入輸輸出的的干預(yù)預(yù)，提提高利利用率率；但速度度方面面還存存在問問題，，為了了緩和和CPU和和I/O設(shè)設(shè)備速速度不不匹配配的矛矛盾，，提高高CPU和和I/O設(shè)設(shè)備的的并行行性，，在現(xiàn)現(xiàn)代OS中中，幾幾乎所所有的的I/O設(shè)設(shè)備與與處理理機(jī)交交換數(shù)數(shù)據(jù)時(shí)時(shí)，都都用了了緩沖沖區(qū)。。12/29/202239引入緩沖區(qū)區(qū)的主要原原因：緩和CPU與I/O設(shè)備間速速度不匹配配的矛盾。。緩沖區(qū)數(shù)據(jù)據(jù)成批傳入入內(nèi)存，減減少對CPU的中斷斷頻率，放放寬對CPU中斷響響應(yīng)時(shí)間的的限制。最終，提高高CPU和和I/O設(shè)設(shè)備之間的的并行性。。使用緩沖區(qū)區(qū)的方式：：1）單緩沖沖、多緩沖沖2）循環(huán)緩緩沖3）緩沖池池（BufferPool）12/29/2022401）單緩沖與與多緩沖單緩沖（SingleBuffer）每當(dāng)用戶進(jìn)程程發(fā)出一I/O請求時(shí)，，字符設(shè)備輸入入時(shí)，緩沖區(qū)區(qū)用于暫存用用戶輸入/輸輸出的一行數(shù)數(shù)據(jù)；塊設(shè)備輸入類類似，對成塊塊數(shù)據(jù)處理。。以輸入數(shù)據(jù)為為例，比較三三個(gè)時(shí)間：數(shù)數(shù)據(jù)輸入緩沖沖區(qū)用時(shí)T、、從緩沖送入入到用戶內(nèi)存存區(qū)用時(shí)M、、CPU計(jì)算算用時(shí)C。單單緩沖下，T、C可并行行。所以輸入入用時(shí)：max（T、C）+MOS在主存中中為之分配一一個(gè)緩沖區(qū)。。CPU和外設(shè)設(shè)輪流使用，一方處理完完后等待對方方處理。12/29/202241T1M1C1T2M2C2T3M3C3單緩沖雙緩沖T1M1C1T2M2C2T3M3C3TM①T1M1②T2M212/29/202242雙緩沖（DoubleBuffer）進(jìn)一步加快輸輸入和輸出速速度，提高設(shè)設(shè)備利用率雙緩沖區(qū)機(jī)制制，也稱為緩緩沖對換（BufferSwapping）輸入：先將數(shù)數(shù)據(jù)送入第一一緩沖區(qū)，裝裝滿后便轉(zhuǎn)向向第二緩沖區(qū)區(qū)。讀出：OS從從第一緩沖區(qū)區(qū)中移出數(shù)據(jù)據(jù)，并送入用用戶進(jìn)程。接接著由CPU對數(shù)據(jù)進(jìn)行行計(jì)算。兩個(gè)緩沖區(qū)，，CPU和外外設(shè)都可以連續(xù)處理無需等待對方方。要求CPU和外設(shè)的的速度相近。。12/29/202243雙機(jī)通訊時(shí)緩緩沖區(qū)的設(shè)置置緩沖區(qū)A機(jī)緩沖區(qū)B機(jī)單緩沖發(fā)送緩沖區(qū)接收緩沖區(qū)A機(jī)接收緩沖區(qū)發(fā)送緩沖區(qū)B機(jī)雙緩沖僅配置單緩沖沖，任意時(shí)刻刻都只能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)單方向的數(shù)數(shù)據(jù)傳輸，而而絕不允許雙雙方同時(shí)向?qū)Ψ桨l(fā)送數(shù)據(jù)據(jù)。為實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)數(shù)據(jù)傳輸，必必須在兩臺機(jī)機(jī)器中都設(shè)置置兩個(gè)緩沖區(qū)區(qū)，一個(gè)用作作發(fā)送緩沖區(qū)區(qū)，另一個(gè)用用作接受緩沖沖區(qū)。12/29/2022442））循循環(huán)環(huán)緩緩沖沖(circularbuffer)輸入入與與輸輸出出速速度度基基本本相相匹匹配配，，采采用用雙雙緩緩沖沖能能獲獲得得較較好好的的效效果果，，基基本本上上能能并并行行操操作作。。但若若兩兩者者的的速速度度相相差差甚甚遠(yuǎn)遠(yuǎn)，，雙雙緩緩沖沖的的效效果果仍仍不不夠夠理理想想；；So：：增加加緩沖沖區(qū)數(shù)數(shù)量，，引入入多緩緩沖機(jī)機(jī)制。。組織織形式式：循循環(huán)緩緩沖、、緩沖沖池。。增加多多個(gè)緩緩沖區(qū)區(qū)，CPU和外外設(shè)的的處理理速度度可以以相差差較大大。12/29/202245①循環(huán)緩沖沖的組成多個(gè)緩沖區(qū)區(qū)。循環(huán)緩沖有有多個(gè)大小小相同的緩緩沖區(qū)。三三種類型緩緩沖區(qū)：用于裝輸入入數(shù)據(jù)的空空緩沖區(qū)R裝滿數(shù)據(jù)的的緩沖區(qū)G計(jì)算進(jìn)程正正在使用的的現(xiàn)行工作作緩沖區(qū)C多個(gè)指針。。指示計(jì)算進(jìn)程正在使用的的緩沖區(qū)C的指針Current指示計(jì)算進(jìn)程下一個(gè)可取取的緩沖區(qū)區(qū)G的指針針Nextg指示輸入進(jìn)程下次可放的的緩沖區(qū)R的指針Nexti12/29/202246循環(huán)緩沖的的組成示意意圖162534RRGGCGNextiNextgcurrent12/29/202247②循環(huán)緩緩沖區(qū)的的使用計(jì)算進(jìn)程程(CPU)和和輸入進(jìn)進(jìn)程(I/O操操作)可可利用兩兩個(gè)過程程來使用用循環(huán)緩緩沖區(qū)。。主要就是是利用指指針，操操作上述述不同類類型緩沖沖區(qū)Getbuf過過程：使用緩沖沖區(qū)時(shí)，，可調(diào)用用該過程程（?。簭腘extg取，，設(shè)置current，nextg下移一一個(gè)。放放：使用用nexti，，nexti下下移一個(gè)個(gè)）Releasebuf過程：：當(dāng)計(jì)算進(jìn)進(jìn)程把C緩沖區(qū)區(qū)中的數(shù)數(shù)據(jù)提取取完畢時(shí)時(shí)，便調(diào)調(diào)用該過過程將緩緩沖區(qū)G釋放。。當(dāng)輸入入進(jìn)程把把緩沖區(qū)區(qū)裝滿時(shí)時(shí)，也調(diào)調(diào)用該進(jìn)進(jìn)程將緩緩沖區(qū)釋釋放。12/29/202248③進(jìn)程程同步步輸入進(jìn)進(jìn)程和和計(jì)算算進(jìn)程程并行行執(zhí)行行，如如何控控制相相應(yīng)的的兩個(gè)個(gè)指針針不斷斷順時(shí)時(shí)針方方向移移動，，這樣樣就可可能出出現(xiàn)兩兩種情情況：：Nexti趕上上Nextg。。意味味著輸輸入速速度大大于計(jì)計(jì)算速速度，，緩沖沖區(qū)滿滿，此此情況況稱為為系統(tǒng)統(tǒng)受計(jì)計(jì)算限限制。。Nextg趕上上Nexti。。意味味著輸輸入速速度低低于計(jì)計(jì)算速速度，，緩沖沖區(qū)空空，此此情況況稱為為系統(tǒng)統(tǒng)受I/O限制制。12/29/2022493）緩緩沖池池（BufferPool）上述的的緩沖沖區(qū)僅僅適用用于某某特定定的I/O進(jìn)程程和計(jì)計(jì)算進(jìn)進(jìn)程，，因而而它們們屬于于專用緩緩沖。（（每每個(gè)個(gè)進(jìn)進(jìn)程程都都要要維維護(hù)護(hù)自自己己的的一一個(gè)個(gè)循循環(huán)環(huán)緩緩沖沖區(qū)區(qū)））當(dāng)系系統(tǒng)統(tǒng)較較大大時(shí)時(shí)，，許許多多這這樣樣的的循循環(huán)環(huán)緩緩沖沖，，不不僅僅消消耗耗大大量量內(nèi)內(nèi)存存空空間間，，而而且且利利用用率率不不高高。。為提提高高緩緩沖沖區(qū)區(qū)的的利利用用率率，，目目前前廣廣泛泛流流行行緩緩沖沖池池，，在在池池中中設(shè)設(shè)置置多多個(gè)個(gè)可可供供若若干干個(gè)個(gè)進(jìn)進(jìn)程程共共享享的的緩緩沖沖區(qū)區(qū)。。12/29/202250系統(tǒng)設(shè)置置多個(gè)緩緩沖區(qū)，，形成一一個(gè)緩沖沖池。池中緩沖沖區(qū)為系系統(tǒng)中所所有的進(jìn)進(jìn)程共享享使用（如UNIX系系統(tǒng)在塊塊設(shè)備管管理中設(shè)設(shè)置了一一個(gè)15個(gè)緩沖沖區(qū)組成成的緩沖沖池）組織形式式：隊(duì)列列及隊(duì)列列指針也是雙方方向緩沖沖技術(shù)；；緩沖區(qū)區(qū)整體利利用率高高。12/29/202251①緩沖池池的組成成對于既可可輸入又又可輸出出的公用用緩沖池池，至少少應(yīng)含有有下列三三種類型型的緩沖沖區(qū)：空緩沖區(qū)區(qū)；裝滿輸入入數(shù)據(jù)的的緩沖區(qū)區(qū)；裝滿輸出出數(shù)據(jù)的的緩沖區(qū)區(qū)；為方便管管理，將將上述類類型相同同的緩沖沖區(qū)連成成隊(duì)列空緩沖區(qū)區(qū)隊(duì)列輸入隊(duì)列列輸出隊(duì)列列12/29/202252使用兩兩個(gè)過過程注意，，是有有同步步控制制的隊(duì)隊(duì)列操操作過過程每隊(duì)設(shè)設(shè)置一一個(gè)互互斥信信號量量MS；判斷每每個(gè)隊(duì)隊(duì)列是是否有有可用用的緩緩沖區(qū)區(qū)，需需一個(gè)個(gè)資源源信號號量RS。。獲取取緩沖沖區(qū)時(shí)時(shí)P（（RS），，釋放放時(shí)V（RS））。Getbuf：：Putbuf：：12/29/202253②緩沖區(qū)的的工作方式式四種工作方方式：收容輸入：：Getbuf(emq),hin；；輸入數(shù)據(jù)據(jù)填入一空空緩沖區(qū)；；Putbuf(inq,hin)提取輸入：：Getbuf(inq),sin；從輸入入緩沖隊(duì)列列中取出一一數(shù)據(jù)區(qū)的的內(nèi)容；Putbuf(emq,sin)收容輸出：：Getbuf(emq),hout；輸出出數(shù)據(jù)填入入一空緩沖沖區(qū)；Putbuf(outq,hout)提取輸出：：Getbuf(outq),sout；從從輸出緩沖沖隊(duì)列中取取一數(shù)據(jù)區(qū)區(qū)的內(nèi)容；；Putbuf(emq,sout)工作緩沖區(qū)區(qū)有四種：：收容輸入數(shù)數(shù)據(jù)的工作作緩沖區(qū)；；收容容輸輸出出數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的工工作作緩緩沖沖區(qū)區(qū)；；提取取輸輸入入數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的工工作作緩緩沖沖區(qū)區(qū)；；提取取輸輸出出數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的工工作作緩緩沖沖區(qū)區(qū)；；緩沖沖池池hinsout磁盤盤打印印機(jī)機(jī)sinhout內(nèi)存存用戶戶程序序emq…inq…outq…12/29/202254多道環(huán)境下，，系統(tǒng)中設(shè)備備是所有進(jìn)程程共享的。要要防止無序競爭爭，提高外設(shè)資資源的利用率率。所以，除解決決基本設(shè)備處處理問題，還還需由OS進(jìn)進(jìn)行統(tǒng)一、合合理的設(shè)備分分配。4、設(shè)備分分配12/29/2022551）設(shè)設(shè)備分分配中中的數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)記錄相相應(yīng)設(shè)設(shè)備或或控制制器的的狀態(tài)，，及對設(shè)設(shè)備或或控制制器進(jìn)進(jìn)行控制所需的的信息。所需需數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)：設(shè)備控控制表表控制器器控制制表通道控控制表表系統(tǒng)設(shè)設(shè)備表表12/29/202256①設(shè)備控控制表（（DCT）系統(tǒng)為每每一設(shè)備備都配置置一張記錄本設(shè)設(shè)備的情情況。設(shè)備類型type設(shè)備標(biāo)識符deviceid設(shè)備狀態(tài)：等待/不等待忙/閑指向控制器表的指針重復(fù)執(zhí)行次數(shù)或時(shí)間設(shè)備隊(duì)列的隊(duì)首指針DCT1DCT2DCTn設(shè)備控制表集合指向因請請求該設(shè)設(shè)備而阻阻塞的進(jìn)程的PCB組組成的隊(duì)列列。12/29/202257②控制器控控制表（COCT））控制器標(biāo)識符：controllerid控制器狀態(tài)：忙/閑與控制器連接的通道表指針控制器隊(duì)列的隊(duì)首指針控制器隊(duì)列的隊(duì)尾指針系統(tǒng)為每一一控制器都都配置一張張記錄本控制制器的情況況。③通道控制制表CHCT通道標(biāo)識符：channelid通道狀態(tài)：忙/閑與通道連接的控制器表首址通道隊(duì)列的隊(duì)首指針通道隊(duì)列的隊(duì)尾指針12/29/202258④系統(tǒng)設(shè)備備表（SDT）表目1表目i設(shè)備類型設(shè)備標(biāo)識符DCT驅(qū)動程序入口系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)進(jìn)程對設(shè)備備的請求進(jìn)進(jìn)行設(shè)備分分配的過程程：SDTDCTCOCTCHCT細(xì)節(jié)考慮12/29/202259設(shè)備固有屬性性：獨(dú)占、共共享、獨(dú)占但但可虛擬。根根據(jù)屬性采取取不同分配策策略。設(shè)備分配算法法，常采用兩兩種：FCFS優(yōu)先級高者優(yōu)優(yōu)先設(shè)備分配的安安全性：進(jìn)程程開始I/O后就阻塞直直到I/O完完成。不“請請求和保持””（安全的））；允許連續(xù)續(xù)I/O請求求，是不安全全的，此類分分配方式需進(jìn)進(jìn)行安全性檢檢查。設(shè)備獨(dú)立性2）設(shè)備分配配需考慮的因因素12/29/202260設(shè)備獨(dú)獨(dú)立性性（無無關(guān)性性）DeviceIndependence指用戶戶編程程序時(shí)時(shí)所用用設(shè)備備（邏邏輯上上的））與實(shí)實(shí)際設(shè)設(shè)備無無關(guān)；；好處：：設(shè)備分分配時(shí)時(shí)的靈靈活性性3個(gè)物物理設(shè)設(shè)備（（如打打印機(jī)機(jī)），，程序序中申申請一一臺打打印機(jī)機(jī)，執(zhí)執(zhí)行時(shí)時(shí)不拘拘泥必必須是是某臺臺（如如第2個(gè)））打印印機(jī)易于實(shí)實(shí)現(xiàn)I/O重定定向指用于于I/O操操作的的設(shè)備備可以以更換換（重重定向向），，而不不必改改變應(yīng)應(yīng)用程程序。。程程序調(diào)調(diào)試、、運(yùn)行行中的的“打打印””，可可通過過修改改邏輯輯設(shè)備備表的的顯示示終端端，實(shí)實(shí)現(xiàn)不不同時(shí)時(shí)候的的不同同的設(shè)設(shè)備使使用。。12/29/202261引入兩兩個(gè)概概念：：邏輯設(shè)設(shè)備：：用戶戶應(yīng)用用程序序中請請求的的設(shè)備備物理設(shè)設(shè)備：：系統(tǒng)統(tǒng)實(shí)際際執(zhí)行行時(shí)使使用的的設(shè)備備設(shè)備分分配時(shí)時(shí)需實(shí)實(shí)現(xiàn)：：邏輯設(shè)設(shè)備地地址映映射到到物理理設(shè)備備地址址設(shè)備設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)備獨(dú)立性軟件用戶層程序：read,write基本硬硬件控控制所有設(shè)設(shè)備的的公有有操作作：獨(dú)立設(shè)設(shè)備的的分配配與回回收邏輯設(shè)設(shè)備映映射為為物理理設(shè)備備設(shè)備保保護(hù)緩沖管管理差錯(cuò)控控制給上層層的接接口12/29/202262邏輯設(shè)備名物理設(shè)備名驅(qū)動程序入口地址/dev/tty21024/dev/printer52046…邏輯設(shè)設(shè)備名名到物物理設(shè)設(shè)備名名的映映射邏輯設(shè)設(shè)備表表LUT（（LogicalUnitTable）LUT的設(shè)設(shè)置問問題整個(gè)系系統(tǒng)設(shè)設(shè)置一一張LUT（設(shè)設(shè)備重重名問問題））為每個(gè)個(gè)用戶戶設(shè)置置一張張LUT，，記入入各自自PCB。。12/29/2022633）獨(dú)獨(dú)占設(shè)設(shè)備的的分配配過程程基本分分配步步驟（一一個(gè)個(gè)有有通通道道的的例例子子））：：分配配設(shè)設(shè)備備：：根據(jù)據(jù)請請求求設(shè)設(shè)備備名名，，查查找找SDT，，找找到到DCT；；狀態(tài)態(tài)、、安安全全性性等等因因素素都都可可能能導(dǎo)導(dǎo)致致本本申申請請進(jìn)進(jìn)程程阻阻塞塞，，掛掛入入DCT等等待待隊(duì)隊(duì)列列中中。。分配配控控制制器器通過過1步步分分配配設(shè)設(shè)備備后后，，從從DCT找找到到COCT；；檢查查COCT狀狀態(tài)態(tài)字字，，若若忙忙碌碌，，進(jìn)進(jìn)程程PCB掛掛到到其其等等待待隊(duì)隊(duì)列列分配配通通道道COCT找找到到CHCT判斷斷狀狀態(tài)態(tài)，，……12/29/202264設(shè)備分配配程序的的改進(jìn)增加設(shè)備備的獨(dú)立立性進(jìn)程使用用邏輯設(shè)設(shè)備名提提出I/O請求求。系統(tǒng)從SDT中中依次找找下去，，直到找找到一個(gè)個(gè)該類設(shè)設(shè)備中空空閑可用用的進(jìn)行行分配。?？紤]多通通路情況況控制器、、通道也也是反復(fù)復(fù)查找，，直到找找到一條條通路。。12/29/2022654）設(shè)備備分配中中的虛擬擬技術(shù)——SPOOLing技術(shù)術(shù)虛擬性是是OS的的四大特特征之一一。多道程序序技術(shù)將將一臺物物理CPU虛擬擬為多臺臺邏輯CPU，，實(shí)現(xiàn)多多個(gè)用戶戶共享一一臺主機(jī)機(jī)；如何將一一臺物理理I/O設(shè)備虛虛擬為多多臺邏輯輯I/O設(shè)備，，允許多多個(gè)用戶戶共享““同時(shí)使使用”？？12/29/202266返回假脫機(jī)技技術(shù)多道程序序技術(shù)引引入后，，可專門門利用一一道程序序（SPOOLing程序））模擬脫脫機(jī)輸入入/輸輸出工作作的外圍圍機(jī)，完完成設(shè)備備的I/O操作作。稱這種聯(lián)聯(lián)機(jī)情況況下實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的同時(shí)時(shí)外圍操操作為SPOOLing技術(shù)（SimultaneausPeriphernalOperatingOn—Line，或稱稱為假脫脫機(jī)操作作）多道是前前提，還還需高速速、大容容量、可可隨機(jī)存存取的外外存支持持。12/29/202267SPOOLing系統(tǒng)統(tǒng)的組成成輸入設(shè)備備輸出設(shè)備備輸入井輸出井磁盤輸入進(jìn)程SPi輸出進(jìn)程SP0CPU輸入緩沖區(qū)Bi輸入緩沖區(qū)B0模擬的外外圍機(jī)（軟防硬硬）以CPU的視角角，就把磁盤盤當(dāng)設(shè)備備12/29/202268SPOOLing系統(tǒng)的的組成主要有三大部部分（如下頁頁圖）輸入井和輸出出井：磁盤上開辟兩兩大存儲空間間。輸入井模擬擬脫機(jī)輸入的的磁盤設(shè)備，，輸出井模擬擬脫機(jī)輸出時(shí)時(shí)的磁盤。輸入緩沖區(qū)和和輸出緩沖區(qū)區(qū)：為緩解速度矛矛盾，內(nèi)存中中開辟兩大緩緩沖空間，輸入緩沖區(qū)暫暫存輸入設(shè)備備送來的數(shù)據(jù)據(jù)，再送給輸輸入井；輸出出緩沖區(qū)暫存存輸出井送來來的數(shù)據(jù)，再再送輸出設(shè)備備。輸入進(jìn)程和輸輸出進(jìn)程。用一進(jìn)程模擬擬脫機(jī)輸入時(shí)時(shí)外圍設(shè)備控控制器的功能能，把低速輸輸入設(shè)備上的的數(shù)據(jù)傳送到到高速磁盤上上；用另一進(jìn)程模模擬脫機(jī)輸出出時(shí)外圍設(shè)備備控制器的功功能，把數(shù)據(jù)據(jù)從磁盤上傳傳送到低速輸輸出設(shè)備上。。12/29/202269共享打印機(jī)打印機(jī)屬于獨(dú)獨(dú)占設(shè)備，利利用SPOOLing技技術(shù)可將其改改造為一臺可可供多個(gè)用戶戶共享的設(shè)備備。見P167說說明：核心就是不能能交叉打印的的數(shù)據(jù)，虛擬擬的打印在磁磁盤的輸出井井上（而磁盤盤的非獨(dú)占性性解決了打印印機(jī)不能方便便共享的問題題）。有打印輸出請請求的進(jìn)程申申請“請求打打印表”。數(shù)據(jù)虛擬打印印到“輸出井井”Spooling程序再再按“請求表表隊(duì)列”分配配真正的打印印機(jī)打印數(shù)據(jù)據(jù)。12/29/202270SPOOLing系統(tǒng)的的特點(diǎn)提高了I/O的速度。利用輸入輸出出井模擬成脫脫機(jī)輸入輸出出，緩和了CPU和I/O設(shè)備速度度不匹配的矛矛盾。將獨(dú)占設(shè)備改改造為共享設(shè)設(shè)備。并沒有為進(jìn)程程分配設(shè)備，，而是為進(jìn)程程分配一存儲儲區(qū)和建立一一張I/O請請求表。最終，實(shí)現(xiàn)了了虛擬設(shè)備功功能。多個(gè)進(jìn)程可““同時(shí)”使用用一臺獨(dú)占設(shè)設(shè)備。12/29/2022715、設(shè)備處處理設(shè)備處理程程序：即驅(qū)驅(qū)動程序。。I/O設(shè)設(shè)備與控制制器間的通通信程序。。（與硬件件密切相關(guān)關(guān)，每類設(shè)設(shè)備配備一一種驅(qū)動程程序）驅(qū)動的功能能和特點(diǎn)驅(qū)動程序的的處理過程程中斷處理程程序的處理理過程自學(xué)P167~12/29/2022726、、磁磁盤盤存存儲儲器器管管理理磁盤盤性性能能簡簡述述磁盤盤調(diào)調(diào)度度方方法法磁盤盤高高速速緩緩存存提高高速速度度的的其其他他方方法法12/29/2022731））磁磁盤盤性性能能簡簡述述首先先與與格格式式有有關(guān)關(guān)數(shù)據(jù)據(jù)的的組組織織和和格格式式盤片片、、面面、、磁磁道道、、扇扇區(qū)區(qū)為方方便便處處理理，，每每條條磁磁道道存存儲儲容容量量相相同同，，每每個(gè)個(gè)磁磁道道上上的的每每個(gè)個(gè)扇扇區(qū)區(qū)相相當(dāng)當(dāng)于于一一個(gè)個(gè)盤盤塊塊。。磁磁盤盤””格格式式化化””的的過過程程就就是是按按規(guī)規(guī)定定的的格格式式規(guī)規(guī)劃劃盤盤塊塊。。如溫溫盤盤格格式式：：P172每道道30個(gè)個(gè)扇扇區(qū)區(qū)，，每每扇扇600個(gè)個(gè)字字節(jié)節(jié)。。512字字節(jié)節(jié)用用于于存存放放數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，，其其余余存存放放控控制制信信息息。。標(biāo)識符字段：：標(biāo)識一個(gè)扇扇區(qū)的信息記記錄； 1+2+1+1+3bytes數(shù)據(jù)字段：每每個(gè)扇區(qū)存放放數(shù)據(jù)的空間間。數(shù)據(jù)前后還有有若干特定功功能字節(jié)。1+512+2bytesIDfield（7bytes）Datafield（515bytes）12/29/202274與速度有關(guān)關(guān)磁盤類型固定磁頭（（每道一磁磁頭）移動磁頭（（每盤一磁磁頭）訪問時(shí)間的的計(jì)算尋道時(shí)間（（到磁道））旋轉(zhuǎn)延遲（（到扇區(qū)））傳輸時(shí)間傳輸時(shí)間占總時(shí)間的的比例最小小，磁盤讀讀寫速度的的提高要選選擇合適的的調(diào)度算法法，減少前前兩項(xiàng)用時(shí)時(shí)，使所有有作業(yè)的磁磁盤處理時(shí)時(shí)間均衡。。12/29/2022752）磁盤調(diào)調(diào)度方法對所有請求求訪問磁盤盤的進(jìn)程進(jìn)進(jìn)行合理調(diào)調(diào)度，使對對磁盤的平平均訪問時(shí)時(shí)間最小。。目標(biāo)：使平平均尋道時(shí)時(shí)間最少。。算法：FCFS最短尋道時(shí)時(shí)間優(yōu)先SSTF掃描算法SCAN（（磁盤電梯梯調(diào)度算法法）循環(huán)掃描算算法CSCANN-Step-SCAN算法法FSCAN算法12/29/202276①FCFS多個(gè)進(jìn)程程的磁盤盤I/O請求構(gòu)構(gòu)成一個(gè)個(gè)隨機(jī)分分布的請請求隊(duì)列列。磁盤I/O執(zhí)行行順序按按磁盤請請求的先先后順序序。設(shè)開始位位置為5312/29/202277②最短尋尋道時(shí)間間優(yōu)先SSTF選擇從當(dāng)當(dāng)前磁頭頭位置出出發(fā)移動動最少的的磁盤I/O請請求使每次磁磁頭移動動時(shí)間最最少。不一定是是最短平平均柱面面定位時(shí)時(shí)間，但但比FIFO算算法有更更好的性性能。對中間的的磁道有有利，但但可能會會有進(jìn)程程處于饑饑餓狀態(tài)態(tài)（I/O請求求總不被被執(zhí)行））。12/29/202278FCFSSSTF訪問的下一磁道號移動距離（磁道數(shù)）5545583391918219072160701501038112184146平均尋道長度55.3訪問的下一磁道號移動距離（磁道數(shù)）90105832553391638118201501321601018424平均尋道長度27.5設(shè)當(dāng)前在在100磁道上上；進(jìn)程要求求的訪問問順序：：55，，58，，39，，18，，90，，160，150，38，18412/29/202279③掃描算算法SCAN（（磁盤電電梯調(diào)度度算法））SSTF會導(dǎo)致致“饑餓餓”現(xiàn)象象總選擇最最近的磁磁道訪問問，遠(yuǎn)磁磁道請求求的進(jìn)程程會長時(shí)時(shí)間得不不到執(zhí)行行。改進(jìn)進(jìn)：：考慮慮距距離離的的同同時(shí)時(shí)，，更更優(yōu)優(yōu)先先考考慮慮方方向向SCAN算算法法規(guī)定定磁磁頭頭移移動動方方向向：：自自里里向向外外，，再再自自外外向向里里移移動動。。后續(xù)續(xù)的的I/O磁磁道道請請求求，，哪哪個(gè)個(gè)在在規(guī)規(guī)定定方方向向上上距距離離最最近近，，就就先先執(zhí)執(zhí)行行哪哪個(gè)個(gè)。。如當(dāng)當(dāng)前前為為100，，后后續(xù)續(xù)要要求求55，，86，，95，，180，，165，，105先由由內(nèi)內(nèi)向向外外：：選選最最近近的的105執(zhí)執(zhí)行行，，再再判判斷斷剩剩余余的的，，選選165，，180。。再由由外外向向內(nèi)內(nèi)：：95，，86，，55對55號號磁磁道道請請求求的的進(jìn)進(jìn)程程相相對對““饑饑餓餓””很很久久12/29/202280循環(huán)掃掃描CSCANSCAN的的錯(cuò)過過問題題：容易錯(cuò)錯(cuò)過與與當(dāng)前前磁道道距離離近，，但方方向不不一致致的磁磁道。。修改：：將SCAN規(guī)規(guī)定的的移動動方向向改為為“單單向移移動””由里向向外后后，再再由里里向外外。N-Step-SCAN前述算算法共共同問問題：：“磁臂臂粘著著”———磁磁頭靜靜止在在一個(gè)個(gè)磁道道上，，導(dǎo)致致其它它進(jìn)程程無法法及時(shí)時(shí)進(jìn)行行磁盤盤I/O。（高高密度度盤，，某一一進(jìn)程程的讀讀寫可可能集集中在在某一一磁道道）改進(jìn)：：將磁盤盤請求求隊(duì)列列分成成長為為N的的子子隊(duì)列列按FCFS選擇擇子隊(duì)隊(duì)列。。隊(duì)列列內(nèi)又又按SCAN算算法。。處理子子隊(duì)列列過程程中產(chǎn)產(chǎn)生的的新I/O請求求放入入其他他隊(duì)列列。N=1時(shí)，，就是是FCFS，N很大大時(shí)就就是SCAN。。12/29/202281F-SCANN-Step-SCAN的簡簡化：：請求隊(duì)隊(duì)列只只分為為兩個(gè)個(gè)子隊(duì)隊(duì)列當(dāng)前一一個(gè)隊(duì)隊(duì)列，，按SCAN算算法執(zhí)執(zhí)行；；掃描期期間新新生成成的組組成一一個(gè)隊(duì)隊(duì)列，，等待待被掃掃描。。12/29/2022823）磁磁盤高高速緩緩存內(nèi)存中中劃出出，對對外存存磁盤盤讀寫寫進(jìn)行行緩存存的區(qū)區(qū)域。。4）其其他提提速方方法提前讀讀延遲寫寫優(yōu)化物物理塊塊分布布虛擬盤盤磁盤冗冗余陣陣列（（高速速、大大容量量磁盤盤系統(tǒng)統(tǒng)）自學(xué)12/29/202283要點(diǎn)虛擬設(shè)備備是指：：通過虛擬技術(shù)術(shù)將一臺獨(dú)占占設(shè)備改造成成若干臺邏輯輯設(shè)備，供若若干個(gè)用戶進(jìn)進(jìn)程同時(shí)使用用。按信息交換單單位分類，可可將設(shè)備分為為：塊設(shè)備和字符符設(shè)備。通道是：負(fù)責(zé)I/O的的處理機(jī)。字節(jié)多路通道道主要用作：：連接大量的的低速I/O設(shè)備。。12/29/202284從資源分配配的角度看看，操作系系統(tǒng)將外部部設(shè)備分為為：獨(dú)占型設(shè)備備、共享型型設(shè)備、虛虛擬設(shè)備。。根據(jù)信息交交換方式的的不同，可可以將通道道分為：字節(jié)多路通通道、數(shù)據(jù)據(jù)選擇通道道、數(shù)據(jù)多多路通道。。設(shè)備獨(dú)占性性是指：應(yīng)用程序獨(dú)獨(dú)立于具體體使用的物物理設(shè)備。。緩沖技術(shù)中中的緩沖池池在：主存中。12/29/202285進(jìn)行行設(shè)設(shè)備備分分配配時(shí)時(shí)所所需需要要的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)表表格格主主要要有有：：設(shè)備備控控制制表表、、設(shè)設(shè)備備控控制制器器控控制制表表、、通通道道控控制制表表和和系系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)設(shè)備備表表。。如果果有有多多個(gè)個(gè)中中斷斷同同時(shí)時(shí)發(fā)發(fā)生生，，系系統(tǒng)統(tǒng)將將根根據(jù)據(jù)中中斷斷優(yōu)優(yōu)先先級級響響應(yīng)應(yīng)優(yōu)優(yōu)先先級級最最高高的的中中斷斷請請求求。。若若要要調(diào)調(diào)整整中中斷斷事事件件的的響響應(yīng)應(yīng)次次序序，，可可以以利利用用：：中斷斷屏屏蔽蔽。。在操操作作系系統(tǒng)統(tǒng)中中，，一一種種用用空空間間換換取取時(shí)時(shí)間間的的資資源源轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換技技術(shù)術(shù)是是：：Spooling。。大多多數(shù)數(shù)低低速速設(shè)設(shè)備備都都屬屬于于：：獨(dú)享享設(shè)設(shè)備備。。12