設(shè)備管理培訓(xùn)課程

第七章設(shè)備管理設(shè)備管理設(shè)備管理（一）設(shè)備管理是操作系統(tǒng)最基本、最繁雜的組成部分。且與硬件的關(guān)系最密切。

外設(shè)按功能分為兩類{存儲(chǔ)設(shè)備

存取控制部分（控制電路伺服系統(tǒng)、讀寫控制電路、磁頭、光頭等）

信息載體（磁盤、磁帶、光盤等）I/O設(shè)備存儲(chǔ)設(shè)備I/O設(shè)備

輸入設(shè)備—模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)（A/D轉(zhuǎn)換）

輸出設(shè)備—數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)（D/A轉(zhuǎn)換）設(shè)備管理（二）設(shè)備管理的基本任務(wù)是：（1）控制I/O操作，進(jìn)行設(shè)備分配，提高CPU與設(shè)備之間的并行工作程度。協(xié)調(diào)和保證設(shè)備的高效工作。（2）向用戶提供一個(gè)使用設(shè)備的方便接口。完成用戶的I/O請(qǐng)求。

I/O系統(tǒng)的組成

I/O控制方式

I/O數(shù)據(jù)傳輸與緩沖技術(shù)

虛擬設(shè)備與Spooling技術(shù)主要討論以下問題§7.1I/O系統(tǒng)的組成（一）

1。微機(jī)I/O系統(tǒng)CPU通過總線與設(shè)備控制器相連接，設(shè)備控制器是CPU與設(shè)備之間的接口。2。主機(jī)I/O系統(tǒng)使用I/O通道（I/O處理機(jī)），實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備控制器的控制。I/O系統(tǒng)應(yīng)該由以下部分組成：I/O設(shè)備設(shè)備控制器總線或通道一、I/O系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)§7.1I/O系統(tǒng)的組成（二）

2。按傳消息交換的單位分類

塊設(shè)備信息存取以數(shù)據(jù)塊為單位，屬于有結(jié)構(gòu)設(shè)備。

字符設(shè)備信息存取以字符為單位，屬于無結(jié)構(gòu)設(shè)備。3。按設(shè)備的共享屬性分類

獨(dú)占設(shè)備在一段時(shí)間只允許一個(gè)進(jìn)程訪問的設(shè)備。

共享設(shè)備在一段時(shí)間允許多個(gè)進(jìn)程同時(shí)訪問的設(shè)備。虛擬設(shè)備使用虛擬技術(shù)，將一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備變?yōu)檫壿嬌系亩嗯_(tái)設(shè)備。二、I/O設(shè)備及分類1。按傳輸速率分類

低速設(shè)備中速設(shè)備高速設(shè)備§7.1I/O系統(tǒng)的組成（三）

1。設(shè)備控制器的功能

接收和識(shí)別CPU發(fā)出的命令，因此，設(shè)備控制器中設(shè)有多個(gè)寄存器，用來存放命令和參數(shù)，同時(shí)，還設(shè)有命令譯碼器。

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，即CPU與控制器之間，控制器與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。

記錄設(shè)備的狀態(tài)，以便CPU啟動(dòng)控制器。為此，在控制器中設(shè)置一個(gè)狀態(tài)寄存器。

識(shí)別設(shè)備地址。使CPU能夠從設(shè)備控制器的寄存器中讀寫數(shù)據(jù)。三、設(shè)備控制器設(shè)備控制器是CPU與設(shè)備之間的接口，接收CPU的命令，控制設(shè)備工作?！?.1I/O系統(tǒng)的組成（五）

通道（Channel）—也稱I/O處理機(jī)。是為了減輕CPU的工作負(fù)載，在CPU與設(shè)備控制器之間而設(shè)置的一種專門用于I/O的簡單處理機(jī)。

通道指令系統(tǒng)—也稱通道控制字（CCW），是通道能夠獨(dú)立執(zhí)行的I/O指令。

按照信息交換方式分類：字節(jié)多路通道—用于低、中速設(shè)備含多個(gè)非分配型的子通道，子通道按時(shí)間片輪轉(zhuǎn)共享主通道。按字節(jié)傳送。傳輸速度慢(。數(shù)組選擇通道—連接中、高速設(shè)備含一個(gè)分配型的子通道，一段時(shí)間內(nèi)只能執(zhí)行、控制一臺(tái)設(shè)備工作。通道利用率低，傳輸速度快。數(shù)組多路通道—連接中、高速設(shè)備綜合前兩類的優(yōu)點(diǎn)。四、I/O通道1、為什么引入通道2、通道的類型§7.1I/O系統(tǒng)的組成（六）

中央處理機(jī)內(nèi)存字節(jié)多路通道成組多路通道選擇通道卡片輸入機(jī)卡片輸入機(jī)打印機(jī)磁盤磁帶通道結(jié)構(gòu)§7.1I/O系統(tǒng)的組成（七）

解決“瓶頸問題”的多通路系統(tǒng)3、“瓶頸問題”由于通道及設(shè)備控制器的數(shù)量有限，可能造成I/O的瓶頸?！?.2I/O控制方式（一）

（1）中斷控制方式（2）DMA控制方式（3）通道控制方式設(shè)備管理的主要任務(wù)之一是控制設(shè)備與內(nèi)存或CPU之間的數(shù)據(jù)傳送，選擇控制方式的原則是：保證在足夠的傳輸速度下數(shù)據(jù)的正確傳送。系統(tǒng)開銷小。充分發(fā)揮硬件資源的能力。本節(jié)討論CPU通過設(shè)備控制器來控制數(shù)據(jù)I/O的方式。常用的I/O控制方式§7.2I/O控控制制方方式式（二二））一、、中中斷斷控控制制方方式式中斷斷—當(dāng)主主機(jī)機(jī)接接到到外外部部信信號(hào)號(hào)時(shí)時(shí)（（如如I/O完完成成信信號(hào)號(hào)））即即停停止止原來的工工作，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)去處理理這一事事件，處處理完后后，主機(jī)機(jī)又回到原原來的斷斷點(diǎn)繼續(xù)續(xù)工作。中斷處理理過程：：（向CPU）中斷源中斷請(qǐng)求求中斷響應(yīng)應(yīng)轉(zhuǎn)中斷處理程序序退出中斷斷保護(hù)CPU現(xiàn)場場識(shí)別中斷斷源恢復(fù)CPU現(xiàn)場場§7.2I/O控控制方方式（四）由于大多多數(shù)的小小型、微微型計(jì)算算機(jī)采用用總線結(jié)結(jié)構(gòu)，DMA方方式是““竊取””或“挪用”CPU總總線的控控制權(quán)，，即要求求CPU暫停若直接存儲(chǔ)儲(chǔ)器訪問問DMA（DirectMemory方式的引入是為解決中斷控制方式對(duì)塊設(shè)備低效的問題。減少中斷次數(shù)。二、DMA控制制方式1、DMA方式式的基本本思想（1）以以數(shù)據(jù)塊塊為單位位進(jìn)行數(shù)數(shù)據(jù)傳送送。（2）設(shè)設(shè)備與內(nèi)內(nèi)存之間間直接交交換數(shù)據(jù)據(jù)?！?.2I/O控控制方方式（八）CCW的信息：：操操作碼內(nèi)內(nèi)存地地址傳傳送數(shù)數(shù)據(jù)字節(jié)節(jié)數(shù)通通道程序序結(jié)束位位P（P=1結(jié)束束）記記錄結(jié)束束標(biāo)志R{通道（Channel）是是比DMA方式式更加完完善，功功能更強(qiáng)強(qiáng)的I/O控控制方式式。DMA與與通道方方式的異異同：相同：以內(nèi)存為為中心，，實(shí)現(xiàn)設(shè)設(shè)備與內(nèi)內(nèi)存之間間直接交交換數(shù)據(jù)據(jù)的控制方方式。不同：通通道是專專門控制制I/O的處處理機(jī)。其指令令稱為通道控制字（CCW），由由CCW編制的的通道程序序，獨(dú)立執(zhí)執(zhí)行I/O任務(wù)。。三、通道道控制方方式1、I/O處理理機(jī)0指令處理理同一記記錄1處處理理記錄結(jié)結(jié)束§7.2I/O控控制方方式（九）DMA方式與通通道控制制方式的的數(shù)據(jù)傳傳送過程程有何相相同和不不同之處處？畫出DMA及通通道控制制方式的的控制流流程圖（（分別畫畫出輸入入、輸出出兩種情情況）。。2、通道道的控制制過程：：CPU啟動(dòng)通道道通道程序序的始址址存放在在稱為通道地址址字（CAW）的內(nèi)內(nèi)存單元元中，由由CPU啟動(dòng)動(dòng)通道程程序后，，CPU可去執(zhí)執(zhí)行其他他任務(wù)。。執(zhí)行通道指令令CCW，向設(shè)備控控制器發(fā)發(fā)出I/O操作作命令。。設(shè)備根據(jù)據(jù)CCW將數(shù)據(jù)據(jù)傳送到到內(nèi)存指指定單元元。數(shù)據(jù)傳送送結(jié)束，，I/O控制器器向CPU發(fā)發(fā)出中斷斷請(qǐng)求命命令。思考題題§7.3緩緩沖管理（一）1、單緩沖區(qū)區(qū)（singlebuffer））在設(shè)備和主機(jī)機(jī)之間設(shè)置一一個(gè)緩沖區(qū)。。只能緩解速速度匹配的問問題。不能實(shí)實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間間的并行操作作。1、緩解CPU與外外設(shè)速度不不匹配的問問題。2、減少CPU中斷斷響應(yīng)次數(shù)數(shù)，放寬響響應(yīng)時(shí)間。。3、提高CPU與I/O設(shè)備備，I/O設(shè)備之間間的并行操操作能力。。緩沖技術(shù)的的基本思想想：在內(nèi)存中開開辟一個(gè)或或多個(gè)專用用區(qū)域（緩緩沖區(qū)），，作為CPU與I/O設(shè)備備間信息的的集散地。。一、為什么么引入緩沖沖技術(shù)二、、緩緩沖沖區(qū)區(qū)的的組組織織緩沖沖區(qū)區(qū)用戶戶進(jìn)進(jìn)程程傳送送操作作系系統(tǒng)統(tǒng)輸入入I/O設(shè)設(shè)備備§7.3緩緩沖沖管管理一般般二、、雙雙緩緩沖沖區(qū)區(qū)（（doublebuffe緩沖區(qū)1用戶進(jìn)程傳送操作系統(tǒng)輸入I/O設(shè)備緩沖區(qū)2發(fā)送緩沖區(qū)接收緩沖區(qū)接收緩沖區(qū)發(fā)送緩沖區(qū)A機(jī)B機(jī)雙機(jī)通信的緩沖區(qū)設(shè)置§7.3緩緩沖沖管管理理（三三））三、、循循環(huán)環(huán)緩緩沖沖（（circularbuffer）循環(huán)環(huán)緩緩沖沖即即是是多多個(gè)個(gè)大大小小相相同同的的緩緩沖沖區(qū)區(qū)構(gòu)構(gòu)成成循循環(huán)環(huán)隊(duì)隊(duì)列列，，有有三三種種緩緩沖沖區(qū)區(qū)：：空空緩緩沖沖區(qū)區(qū)(R)，，滿滿緩緩沖沖區(qū)區(qū)(G)，，正正使使用用的的緩緩沖沖區(qū)區(qū)(C)。。例如如：：生生產(chǎn)產(chǎn)者者——消消費(fèi)費(fèi)者者問問題題生產(chǎn)產(chǎn)者者進(jìn)進(jìn)程程Pi（P1，，P2，，……Pk））;消費(fèi)費(fèi)者者進(jìn)進(jìn)程程Ci（C1，，C2，，……Cm））。。in指向向下下一一空空緩緩沖沖區(qū)區(qū)的的指指針針。。Out指向向下下一一滿滿緩緩沖沖區(qū)區(qū)的的指指針針。。current指向向當(dāng)當(dāng)前前工工作作緩緩沖沖區(qū)區(qū)的的指指針針。。inoutCiPicurrentRGC§7.3緩緩沖管管理（三））1、緩沖池池的結(jié)結(jié)構(gòu)緩沖池池由多多個(gè)緩緩沖區(qū)區(qū)構(gòu)成成。每每個(gè)緩緩沖區(qū)區(qū)又分分為緩緩沖區(qū)區(qū)首部部和緩緩沖體體。四、緩緩沖池池（bufferpool）設(shè)備號(hào)號(hào)緩沖區(qū)區(qū)號(hào)緩沖區(qū)區(qū)地址址緩沖區(qū)區(qū)狀態(tài)態(tài)（忙忙/閑閑）數(shù)據(jù)塊塊號(hào)互斥標(biāo)標(biāo)識(shí)位位設(shè)備緩緩沖隊(duì)隊(duì)列指指針緩沖區(qū)區(qū)首部部將緩沖沖區(qū)連連接成成三種種隊(duì)列列：空緩沖沖區(qū)隊(duì)隊(duì)列（（emq）滿輸入入緩沖沖區(qū)隊(duì)隊(duì)列（（inq）滿輸出出緩沖沖區(qū)隊(duì)隊(duì)列（（outq）有四類類工作作緩沖沖區(qū)：：sin提取輸輸入的的工作作緩沖沖區(qū)hin收容輸輸入數(shù)數(shù)據(jù)的的緩沖沖區(qū)sout提取輸輸出的的工作作緩沖沖區(qū)hout收容輸輸出數(shù)數(shù)據(jù)的的緩沖沖區(qū)§7.4設(shè)設(shè)備分分配（一））2、控制器器控制制表COCT（ControlerControlTable）記錄I/O控制器器使用用情況況及與與通道道連接接情況況。（（DMA無無）設(shè)備分分配是是設(shè)備備管理理的重重要問問題。。討論論設(shè)備備分配配的數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)，，分配配原則則及分分配算算法。。一、設(shè)設(shè)備分分配的的數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)1、設(shè)設(shè)備控控制表表DCT（（DeviceControlTable））反映設(shè)備特性，，設(shè)備與I/O控制制器連接情情況?！?.4設(shè)設(shè)備分分配（二）4、系統(tǒng)設(shè)設(shè)備表SDT（SystemDeviceTable））整個(gè)系統(tǒng)一一張，記錄錄已連接到到系統(tǒng)中的的設(shè)備情況況，每個(gè)設(shè)設(shè)備在SDT中占一一表項(xiàng)。3、通道控控制表CHCT（ChannelControlTable）描述通道道的使用用情況。。針§7.4設(shè)設(shè)備分配配（四）設(shè)備分配配的方式式：靜態(tài)分配配—一一次分分配所有有需要的的設(shè)備。。不符合合分配原則。動(dòng)態(tài)分配配—進(jìn)進(jìn)程執(zhí)執(zhí)行過程程中，按按需分配配。設(shè)備分配配總原則則：充分發(fā)揮揮設(shè)備利利用率，，避免由由于不合合理分配配引起進(jìn)進(jìn)程死鎖鎖。具體考慮慮以下方方面：1、設(shè)備備的固有有屬性（（獨(dú)占占、共享享、虛擬擬）。2、設(shè)備備分配算算法（先先來先服服務(wù)、優(yōu)優(yōu)先級(jí)））。3、設(shè)備備分配的的安全性性（安全全或不安安全分配配方式，，指是否否保持““請(qǐng)求與與保持””條件））。4、設(shè)備備獨(dú)立性性。二、設(shè)備分配配的原則則及方式式§7.4設(shè)設(shè)備分配配（五））為了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)獨(dú)立性，，進(jìn)程使使用邏輯輯設(shè)備名名。即系系統(tǒng)為每個(gè)進(jìn)程程建立一一張邏輯輯設(shè)備表表LUT（LogicalUnittable））。在VMS中，，還建立了一一張系統(tǒng)邏輯輯設(shè)備表。有利于改善資資源的利用率率。提供了設(shè)設(shè)備分配的靈靈活性。為用戶程序提提供了與設(shè)備備無關(guān)的接口口，為I/O重定位提供供方便，因此此，提高了用用戶程序的可可適應(yīng)性。設(shè)備獨(dú)立性LUT包括：邏輯設(shè)設(shè)備名、物理理設(shè)備名、驅(qū)驅(qū)動(dòng)程序地址址。通過LUT實(shí)現(xiàn)用戶程序序中邏輯設(shè)備名到到物理設(shè)備名名的映射。1、邏輯設(shè)備表設(shè)備獨(dú)立性（（deviceindependence）是I/O軟件的一個(gè)個(gè)關(guān)鍵性概念念，是指用戶戶程序獨(dú)立于于使用的物理理設(shè)備。2、使用邏輯輯設(shè)備名的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)§7.4設(shè)設(shè)備分配（（六）三、設(shè)備分配配流程進(jìn)程P發(fā)出I/O請(qǐng)求搜索SDT找找到DCT指指針查DCT設(shè)備忙？進(jìn)程P按分配配算法入I/O隊(duì)列列YN按分配算法選選擇進(jìn)程進(jìn)程P選中？？進(jìn)程P等待設(shè)備空閑NY檢查設(shè)備分配配的安全性安全嗎？NY設(shè)備分配給進(jìn)進(jìn)程P11搜索DCT找找到COCT指針控制器忙？Y進(jìn)程P等待控制器N分配控制器給給進(jìn)程P搜索COCT找到CHCT指針CHCT忙Y進(jìn)程P等待通道N分配通道給進(jìn)進(jìn)程P啟動(dòng)I/O§7.4設(shè)設(shè)備分配（（七）多道程序系統(tǒng)統(tǒng)中，進(jìn)程對(duì)對(duì)設(shè)備的需求求頻繁，尤其其是獨(dú)占設(shè)備備數(shù)量有限、、效率低，故故引入虛擬設(shè)設(shè)備管理技術(shù)術(shù)?；舅枷耄河么笕萘康目炜焖僭O(shè)備（磁磁盤）模擬慢慢速度的獨(dú)占設(shè)備，把把一臺(tái)物理上上的獨(dú)占設(shè)備備變?yōu)檫壿嬌仙系亩嗯_(tái)共享享設(shè)備。SPOOLing是一種種典型的虛擬擬設(shè)備技術(shù)，，SPOOLing是是SimultaneousPeripheralOperationsOnLine（外圍設(shè)設(shè)備同時(shí)聯(lián)機(jī)操操作）的縮寫寫，是用程序序模擬脫機(jī)I/O的功能能，故又稱為為假脫機(jī)技術(shù)術(shù)。四、虛擬設(shè)備備與SPOOLing技技術(shù)2、SPOOLing技技術(shù)1、虛擬設(shè)備備管理§7.5設(shè)設(shè)備處理（一）I/O請(qǐng)求的的處理過程，，由輸入/輸輸出控制系統(tǒng)統(tǒng)IOCS完完成，其中最最主要的部分分是設(shè)備驅(qū)動(dòng)動(dòng)程序。它是是I/O請(qǐng)求求進(jìn)程與設(shè)備備控制器之間間的通信程序序。1、用戶進(jìn)程程向IOCS發(fā)出I/O請(qǐng)求。2、IOCS查邏輯設(shè)備備表（LUT），將邏輯輯請(qǐng)求轉(zhuǎn)換為為物理請(qǐng)求。3、IOCS調(diào)用驅(qū)動(dòng)程程序的“啟動(dòng)動(dòng)過程”啟動(dòng)動(dòng)I/O設(shè)備備。4、、IOCS將將有有關(guān)關(guān)信信息息放放入入中中斷斷表表中中。。5、、將將用用戶戶進(jìn)進(jìn)程程掛掛起起，，放放入入I/O等等待待隊(duì)隊(duì)列列。。6、、執(zhí)執(zhí)行行驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)程程序序的的““繼繼續(xù)續(xù)過過程程””（（中中斷斷處處理理、、傳傳送送I/O數(shù)據(jù)據(jù)））。。7、、完完成成I/O操操作作，，重重新新啟啟動(dòng)動(dòng)用用戶戶進(jìn)進(jìn)程程。。一、、I/O請(qǐng)請(qǐng)求求處處理理過過程程§7.5設(shè)設(shè)備備處處理理（二二））二。。I/O設(shè)設(shè)備備驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)程程序序設(shè)備備驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)程程序序是是IOCS的的主主體體，，一一般般為為每每類類（（個(gè)個(gè)））設(shè)設(shè)備備設(shè)設(shè)置置一一個(gè)個(gè)驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)程程序序。。驅(qū)動(dòng)動(dòng)程程序序{啟動(dòng)動(dòng)過過程程——啟啟動(dòng)動(dòng)一一個(gè)個(gè)I/O操操作作。。繼續(xù)續(xù)過過程程——處處理理中中斷斷和和完完成成數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳送送。。驅(qū)動(dòng)動(dòng)程程序序執(zhí)執(zhí)行行步步驟驟：：1、、服服務(wù)務(wù)請(qǐng)請(qǐng)求求校校驗(yàn)驗(yàn)確定定請(qǐng)請(qǐng)求求的的操操作作，，檢檢驗(yàn)驗(yàn)硬硬件件支支持持。。2、、確確認(rèn)認(rèn)設(shè)設(shè)備備狀狀態(tài)態(tài)確定設(shè)設(shè)備（（狀態(tài)態(tài)寄存存器））是否否可3、啟動(dòng)I/O請(qǐng)求若確認(rèn)設(shè)備狀態(tài)可用，啟動(dòng)I/O。4、中斷處理CPU處理I/O過程的中斷。驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)保存處理器的當(dāng)前狀態(tài)，以便進(jìn)程重新執(zhí)行。5、I/O請(qǐng)求完成驅(qū)動(dòng)程序識(shí)別I/O完成，將控制返回IOCS，將被中斷的進(jìn)程置為就緒?！?.6磁磁盤存存儲(chǔ)器器管理理（一））一、磁磁盤的的工作作過程程大容量量磁盤盤(固固定頭頭磁盤盤）-磁磁盤盤的每每條磁磁道上上都有有一個(gè)個(gè)讀/寫磁磁頭，，并行行讀/寫。。中小型型磁盤盤設(shè)備備（活活動(dòng)頭頭磁盤盤）-每每個(gè)個(gè)盤面面配置置一個(gè)個(gè)磁頭頭，串串行讀讀/寫寫。-為為了了讀/寫某某磁道道、某某扇區(qū)區(qū)的數(shù)數(shù)據(jù)，，首先先讓磁磁頭移移動(dòng)，，尋找找指定定磁道道，再再旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁盤盤將相相應(yīng)扇扇區(qū)定定位到到磁頭頭下面面。磁盤驅(qū)驅(qū)動(dòng)器器發(fā)出出尋道道命令令后便便釋放放相關(guān)關(guān)的通通道控控制器器，以以便便系統(tǒng)統(tǒng)用它它來處處理其其它I/O操作作。當(dāng)當(dāng)磁臂臂(磁磁頭)被移移動(dòng)到到指定定的磁磁道時(shí)時(shí)，磁磁盤驅(qū)驅(qū)動(dòng)器器便開開始驅(qū)驅(qū)動(dòng)磁磁盤旋旋轉(zhuǎn)，，以便便把指指定扇扇區(qū)的的起始始位置置定位位到磁磁臂(磁頭頭)下下。一一旦指指定扇扇區(qū)的的起始始位置置被定定位到到磁臂臂(磁磁頭)下，，磁盤盤驅(qū)動(dòng)動(dòng)器便便重新新申請(qǐng)請(qǐng)通道道控制制器，，以便便建立立到主主機(jī)的的通路路。如如果請(qǐng)請(qǐng)求失失敗，，磁盤盤驅(qū)動(dòng)動(dòng)器將將驅(qū)動(dòng)動(dòng)磁盤盤旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一周周后再再次申申請(qǐng)通通道控控制器器?！?.6磁磁盤存存儲(chǔ)器器管理理（二））主要對(duì)對(duì)移動(dòng)動(dòng)頭磁磁盤進(jìn)進(jìn)行討討論：：二、訪訪盤時(shí)時(shí)間1、尋尋道時(shí)時(shí)間Ts將磁頭頭移動(dòng)動(dòng)到指指定磁磁道上上的時(shí)時(shí)間。。其中：：M—常數(shù)數(shù)（一一般0.5，高高速小小于0.1）S—磁盤啟啟動(dòng)時(shí)間n—磁磁頭移動(dòng)動(dòng)磁道數(shù)2、旋轉(zhuǎn)延延遲時(shí)間Tr把指定扇區(qū)區(qū)的起始位位置置于磁磁頭下所花花費(fèi)的時(shí)間間。與磁盤轉(zhuǎn)速速有關(guān)。Tr＝1/(2r)3、傳輸時(shí)時(shí)間Tt讀/寫數(shù)據(jù)據(jù)的時(shí)間。。Tt=b/rN其中：r——磁盤盤旋轉(zhuǎn)速度度；N——一條磁磁道上的字字節(jié)數(shù)；b—讀/寫的總字字節(jié)數(shù)。Ts=m╳n+S§7.6磁磁盤存存儲(chǔ)器管理理（三）主要討論移移動(dòng)頭磁盤盤的調(diào)度算算法：磁盤驅(qū)動(dòng)程程序一般要要考慮磁盤盤的調(diào)度策策略，在三三類訪問時(shí)時(shí)間中，尋尋道所占時(shí)時(shí)間最長。。所以大多多數(shù)磁盤驅(qū)驅(qū)動(dòng)程序都都是以尋道道優(yōu)化為出出發(fā)點(diǎn)的，，主要討論論尋道算法法。問題題三類訪問時(shí)時(shí)間中，哪哪類時(shí)間最最長？§7.6磁磁盤存存儲(chǔ)器管理理（四）主要討論移移動(dòng)頭磁盤盤的調(diào)度算算法：二、磁盤的的訪問時(shí)間間）1、尋道時(shí)時(shí)間Ts(SeekTime)Ts=m╳n+S2、旋轉(zhuǎn)延延時(shí)Tr(RotationalDelay)與磁盤的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速有關(guān)。。3、數(shù)據(jù)傳傳輸時(shí)間Tt(TransferTime)磁盤驅(qū)動(dòng)程程序一般要要考慮磁盤盤的調(diào)度策策略，在三三類訪問時(shí)時(shí)間中，尋尋道所占時(shí)時(shí)間最長。。所以大多多數(shù)磁盤驅(qū)驅(qū)動(dòng)程序都都是以尋道道優(yōu)化為出出發(fā)點(diǎn)的，，主要討論論尋道算法法。播放§5.6磁磁盤的的調(diào)度與驅(qū)驅(qū)動(dòng)（二）三、常用的調(diào)度度算法1、先來先先服務(wù)（FCFS））按照申請(qǐng)服服務(wù)的先后后次序。未未考慮尋道道優(yōu)化。2、最短尋尋道優(yōu)先算算法（SSTF）優(yōu)先選擇離離磁頭最近近的請(qǐng)求。。未考慮磁磁頭來回?cái)[擺動(dòng)?？赡苣艹霈F(xiàn)老進(jìn)進(jìn)程的“饑饑餓”現(xiàn)象象。3、掃描算算法（SCAN）既考慮請(qǐng)求求與磁頭的的距離，又又考慮磁頭頭移動(dòng)的方方向；又稱稱為：電梯梯法。4、循環(huán)掃掃描算法（（C-SCAN）規(guī)定磁頭單單向移動(dòng)，，即將最小小磁道號(hào)與與最大磁道道號(hào)構(gòu)成循循環(huán)，進(jìn)行行循環(huán)掃描描?！?.6磁磁盤存存儲(chǔ)器管理理（四）§7.7提提高磁磁盤I/O速度的技技術(shù)一、磁盤高高速緩存（（DiskCache)把磁盤I/O緩沖區(qū)區(qū)叫做磁盤盤高速緩存存（DiskCache）），但它并并不是一種種硬件設(shè)施施。事實(shí)上上，磁盤I/O緩沖沖區(qū)仍然是是內(nèi)存中的的一個(gè)區(qū)域域。其組織織形式基于于程序引用用的局部性性原理。其工作原理理類似以輸入為例：當(dāng)用戶進(jìn)程請(qǐng)求從磁盤上讀入一個(gè)扇區(qū)時(shí)，系統(tǒng)首先在磁盤I/O緩沖區(qū)中尋找該扇區(qū)的副本：如果能夠找到，那么系統(tǒng)將從磁盤I/O緩沖區(qū)中取出該扇區(qū)的副本并返給用戶進(jìn)程；否則，系統(tǒng)首先從磁盤上讀入該扇區(qū)并在磁盤I/O緩沖區(qū)中為其建立一個(gè)副本，然后將該副本返給用戶進(jìn)程。其置換算法法類似請(qǐng)求求調(diào)頁存儲(chǔ)儲(chǔ)管理中的的頁面置換換算法（LRU、NRU、LFU等））。§7.7提提高磁磁盤I/O速度的技技術(shù)最近最少使使用置換算算法（LRU置換算算法）置換在最近近一段時(shí)間間內(nèi)最久沒沒有被訪問問過的扇區(qū)區(qū)。最小訪問頻頻度置換算算法（LFU置換算算法）置換被引引用次數(shù)數(shù)最少的的扇區(qū)。。其置換算算法類似似請(qǐng)求調(diào)調(diào)頁存儲(chǔ)儲(chǔ)管理中中的頁面面置換算算法，如如：二、提前讀（（ReadAhead)與與延后寫寫（WritePostponing））用戶進(jìn)程程從I/O緩緩沖區(qū)中中取走前前一個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)后立立即發(fā)出出對(duì)下一一個(gè)數(shù)據(jù)據(jù)的輸入入請(qǐng)求；；即用戶戶進(jìn)程加加工前一一個(gè)數(shù)據(jù)據(jù)的工作作與OS輸入下下一個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)的工工作可