第7章 輸入出管理

1、第7章 設(shè)備管理 7.1 I/O7.1 I/O系統(tǒng)的硬件組成系統(tǒng)的硬件組成 7.2 I/O7.2 I/O系統(tǒng)的控制方式系統(tǒng)的控制方式 7.3 I/O7.3 I/O設(shè)備管理的功能設(shè)備管理的功能 7.4 7.4 設(shè)備分配技術(shù)設(shè)備分配技術(shù) 7.5 I/O7.5 I/O軟件層次軟件層次 7.6 7.6 磁盤(pán)調(diào)度和管理磁盤(pán)調(diào)度和管理 7.1 I/OI/O系統(tǒng)的硬件組成系統(tǒng)的硬件組成 7.1.1 I/O設(shè)備設(shè)備 1 1設(shè)備分類(lèi)設(shè)備分類(lèi) n從設(shè)備的工作特性分類(lèi)從設(shè)備的工作特性分類(lèi) n存儲(chǔ)設(shè)備：存儲(chǔ)設(shè)備：計(jì)算機(jī)用來(lái)存儲(chǔ)信息的主要設(shè)備。計(jì)算機(jī)用來(lái)存儲(chǔ)信息的主要設(shè)備。 n輸入輸入/ /輸出設(shè)備輸出設(shè)備 n從信息交

2、換單位分類(lèi)從信息交換單位分類(lèi) n塊設(shè)備：塊設(shè)備：組織、處理及交換信息的基本單位是字組織、處理及交換信息的基本單位是字 符塊。一般塊的大小為符塊。一般塊的大小為512B512B8KB8KB。如磁盤(pán)、磁帶等。如磁盤(pán)、磁帶等。 n字符設(shè)備：字符設(shè)備：處理信息的基本單位是字符。如鍵盤(pán)、處理信息的基本單位是字符。如鍵盤(pán)、 打印機(jī)等。打印機(jī)等。 7.1.1 I/O設(shè)備設(shè)備 1設(shè)備分類(lèi)設(shè)備分類(lèi) n從設(shè)備的共享屬性分類(lèi)從設(shè)備的共享屬性分類(lèi) n獨(dú)占設(shè)備：獨(dú)占設(shè)備：在一段時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)進(jìn)程使用的設(shè)備。在一段時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)進(jìn)程使用的設(shè)備。 n共享設(shè)備：共享設(shè)備：在一段時(shí)間內(nèi)可允許多個(gè)進(jìn)程同時(shí)使用的在一段時(shí)間內(nèi)可

3、允許多個(gè)進(jìn)程同時(shí)使用的 設(shè)備設(shè)備 n虛擬設(shè)備：虛擬設(shè)備：是指通過(guò)虛擬技術(shù)將一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備改造成是指通過(guò)虛擬技術(shù)將一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備改造成 若干臺(tái)邏輯設(shè)備，供若干用戶(hù)進(jìn)程同時(shí)使用。這種被若干臺(tái)邏輯設(shè)備，供若干用戶(hù)進(jìn)程同時(shí)使用。這種被 處理后的獨(dú)占設(shè)備稱(chēng)為虛擬設(shè)備。處理后的獨(dú)占設(shè)備稱(chēng)為虛擬設(shè)備。 2設(shè)備標(biāo)識(shí)設(shè)備標(biāo)識(shí) n設(shè)備絕對(duì)號(hào)（或絕對(duì)地址）：系統(tǒng)按某種原則為設(shè)備絕對(duì)號(hào)（或絕對(duì)地址）：系統(tǒng)按某種原則為 每臺(tái)設(shè)備分配惟一的號(hào)碼，用做硬件（設(shè)備控制每臺(tái)設(shè)備分配惟一的號(hào)碼，用做硬件（設(shè)備控制 器）區(qū)分和識(shí)別設(shè)備的代號(hào)。器）區(qū)分和識(shí)別設(shè)備的代號(hào)。 n操作系統(tǒng)為每類(lèi)設(shè)備規(guī)定了一個(gè)編號(hào)，稱(chēng)做設(shè)備類(lèi)型號(hào)。操作系統(tǒng)為每類(lèi)

4、設(shè)備規(guī)定了一個(gè)編號(hào)，稱(chēng)做設(shè)備類(lèi)型號(hào)。 如在如在UNIX系統(tǒng)中，設(shè)備類(lèi)型號(hào)稱(chēng)做主設(shè)備號(hào)。系統(tǒng)中，設(shè)備類(lèi)型號(hào)稱(chēng)做主設(shè)備號(hào)。 n設(shè)備相對(duì)號(hào)：是用戶(hù)自己規(guī)定的所用同類(lèi)設(shè)備中設(shè)備相對(duì)號(hào)：是用戶(hù)自己規(guī)定的所用同類(lèi)設(shè)備中 的第幾臺(tái)。的第幾臺(tái)。 7.1.1 I/O設(shè)備設(shè)備 7.1.2 設(shè)備控制器設(shè)備控制器 nI/O設(shè)備一般由機(jī)械和電子兩部分組成。設(shè)備一般由機(jī)械和電子兩部分組成。 n電子部分稱(chēng)做設(shè)備控制器或適配器電子部分稱(chēng)做設(shè)備控制器或適配器 n機(jī)械部分為設(shè)備本身機(jī)械部分為設(shè)備本身 n操作系統(tǒng)總是通過(guò)設(shè)備控制器實(shí)施對(duì)設(shè)備操作系統(tǒng)總是通過(guò)設(shè)備控制器實(shí)施對(duì)設(shè)備 的控制和操作。控制器是可編址的設(shè)備。的控制和操作?？刂?/p>

5、器是可編址的設(shè)備。 7.1.2 設(shè)備控制器設(shè)備控制器 1控制器接口控制器接口 n設(shè)備控制器設(shè)備控制器有兩個(gè)方向的接口：有兩個(gè)方向的接口： n與主機(jī)之間的系統(tǒng)接口；與主機(jī)之間的系統(tǒng)接口； n是與設(shè)備驅(qū)動(dòng)電路之間的低層次接口。是與設(shè)備驅(qū)動(dòng)電路之間的低層次接口。 7.1.2 設(shè)備控制器 CPU 外 部 設(shè) 備 控控 制制 邏邏 輯輯 電電 路路 控制寄存器控制寄存器 狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器 數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器 設(shè)備控制器設(shè)備控制器 7.1.2 設(shè)備控制器設(shè)備控制器 2端口編址方法端口編址方法 n為了實(shí)現(xiàn)與為了實(shí)現(xiàn)與CPU通信，每個(gè)控制器都有幾通信，每個(gè)控制器都有幾 個(gè)寄存器。個(gè)寄存器。 n控制寄存器

6、控制寄存器 n狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器 n數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器 n除控制寄存器外，很多設(shè)備還有數(shù)據(jù)緩沖除控制寄存器外，很多設(shè)備還有數(shù)據(jù)緩沖 區(qū)。區(qū)。 7.1.2 設(shè)備控制器設(shè)備控制器 nCPU與控制寄存器和設(shè)備數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的通與控制寄存器和設(shè)備數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的通 信方式信方式 nI/O獨(dú)立編址：獨(dú)立編址：為每個(gè)控制寄存器分配一個(gè)為每個(gè)控制寄存器分配一個(gè)I/OI/O 端口號(hào)（端口號(hào)（8 8位或位或1616位整數(shù)），使用專(zhuān)門(mén)的位整數(shù)），使用專(zhuān)門(mén)的I/OI/O指指 令，令，CPUCPU可以讀可以讀/ /寫(xiě)控制寄存器。寫(xiě)控制寄存器。 n內(nèi)存映像編址：內(nèi)存映像編址：把所有控制寄存器映像到存儲(chǔ)把所有控制寄存器映像到

7、存儲(chǔ) 器空間。器空間。 n混合方式，既有存儲(chǔ)器映像混合方式，既有存儲(chǔ)器映像I/O數(shù)據(jù)緩沖器，數(shù)據(jù)緩沖器， 又采用單獨(dú)的又采用單獨(dú)的I/O端口。端口。 7.1.2 設(shè)備控制器 圖7-2 內(nèi)存和I/O的地址空間 7.1.3 總線總線 n總線：總線： 將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的各個(gè)子系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的各個(gè)子系統(tǒng) （CPUCPU、內(nèi)存、外設(shè)等）相互連接，且、內(nèi)存、外設(shè)等）相互連接，且 連接是共享的。連接是共享的。 n總線分類(lèi)總線分類(lèi) v數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 v地址總線地址總線 v控制總線控制總線 7.2 I/O系統(tǒng)的控制方式系統(tǒng)的控制方式 1程序控制直接傳遞方式程序控制直接傳遞方式 2程序查詢(xún)方式程序查詢(xún)方式 3

8、中斷控制方式中斷控制方式 n其基本工作過(guò)程是：其基本工作過(guò)程是： CPU執(zhí)行設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，發(fā)出啟動(dòng)執(zhí)行設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，發(fā)出啟動(dòng)I/O設(shè)備的指設(shè)備的指 令，使外設(shè)處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)。然后，令，使外設(shè)處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)。然后，CPU繼續(xù)繼續(xù) 運(yùn)行程序，進(jìn)行其他信息的處理。運(yùn)行程序，進(jìn)行其他信息的處理。 I/O控制器按照控制器按照I/O指令的要求，啟動(dòng)并控制指令的要求，啟動(dòng)并控制 I/O設(shè)備的工作。設(shè)備的工作。 7.2 I/O系統(tǒng)的控制方式系統(tǒng)的控制方式 當(dāng)輸入就緒、輸出完成或發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，當(dāng)輸入就緒、輸出完成或發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，I/O控制器控制器 便向便向CPU發(fā)送一個(gè)中斷信號(hào)。發(fā)送一個(gè)中斷信號(hào)。 CPU接收到

9、中斷信號(hào)后，保存少量的狀態(tài)信息。接收到中斷信號(hào)后，保存少量的狀態(tài)信息。 然后將控制傳送給中斷處理程序。然后將控制傳送給中斷處理程序。 中斷處理程序確定中斷原因，執(zhí)行相應(yīng)的處理工中斷處理程序確定中斷原因，執(zhí)行相應(yīng)的處理工 作，最后退出中斷，返回中斷前的執(zhí)行狀態(tài)。作，最后退出中斷，返回中斷前的執(zhí)行狀態(tài)。 CPU恢復(fù)對(duì)被中斷任務(wù)的處理工作?；謴?fù)對(duì)被中斷任務(wù)的處理工作。 7.2 I/O系統(tǒng)的控制方式 4直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)方式直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)方式 5獨(dú)立通道方式獨(dú)立通道方式 n為使為使CPU擺脫繁忙的擺脫繁忙的I/O事務(wù)，現(xiàn)代大、中型事務(wù)，現(xiàn)代大、中型 計(jì)算機(jī)都設(shè)置了專(zhuān)門(mén)處理計(jì)算機(jī)都設(shè)置了專(zhuān)門(mén)處理I/O操作的

10、機(jī)構(gòu)，這操作的機(jī)構(gòu)，這 就是通道。就是通道。 n通道程序由通道執(zhí)行的指令組成。通道程序由通道執(zhí)行的指令組成。 7.2 I/O系統(tǒng)的控制方式系統(tǒng)的控制方式 5獨(dú)立通道方式獨(dú)立通道方式 （2）通道類(lèi)型）通道類(lèi)型 字節(jié)多路通道。它以字節(jié)作為信息輸送單位，字節(jié)多路通道。它以字節(jié)作為信息輸送單位， 服務(wù)于多臺(tái)低速服務(wù)于多臺(tái)低速I(mǎi)/O設(shè)備。設(shè)備。 選擇通道。它在同一時(shí)間里只能為一臺(tái)設(shè)備服選擇通道。它在同一時(shí)間里只能為一臺(tái)設(shè)備服 務(wù)。主要用于連接高速外部設(shè)備務(wù)。主要用于連接高速外部設(shè)備 成組多路通道。它結(jié)合字節(jié)多路通道分時(shí)操作成組多路通道。它結(jié)合字節(jié)多路通道分時(shí)操作 和選擇通道高速傳送的優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于連接高

11、速和和選擇通道高速傳送的優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于連接高速和 中速設(shè)備。中速設(shè)備。 6. I/O處理器方式處理器方式 7.2 I/O系統(tǒng)的控制方式系統(tǒng)的控制方式 7.3 I/O7.3 I/O設(shè)備管理的功能設(shè)備管理的功能 1I/O軟件的主要目標(biāo)軟件的主要目標(biāo) （1）與設(shè)備無(wú)關(guān)）與設(shè)備無(wú)關(guān) n也稱(chēng)設(shè)備獨(dú)立性。用戶(hù)程序應(yīng)與實(shí)際使用的物也稱(chēng)設(shè)備獨(dú)立性。用戶(hù)程序應(yīng)與實(shí)際使用的物 理設(shè)備無(wú)關(guān)，由操作系統(tǒng)考慮因?yàn)閷?shí)際設(shè)備不理設(shè)備無(wú)關(guān)，由操作系統(tǒng)考慮因?yàn)閷?shí)際設(shè)備不 同而需要使用不同的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序等問(wèn)題。同而需要使用不同的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序等問(wèn)題。 （2）統(tǒng)一命名）統(tǒng)一命名 （3）層次結(jié)構(gòu)）層次結(jié)構(gòu) （4）效率高）效率高 7.3

12、 I/O7.3 I/O設(shè)備管理的功能設(shè)備管理的功能 2I/O管理的主要功能管理的主要功能 （1）監(jiān)視設(shè)備狀態(tài)）監(jiān)視設(shè)備狀態(tài) （2）進(jìn)行設(shè)備分配）進(jìn)行設(shè)備分配 （3）完成）完成I/O操作操作 （4）緩沖管理與地址轉(zhuǎn)換）緩沖管理與地址轉(zhuǎn)換 7.4 設(shè)備分配技術(shù)設(shè)備分配技術(shù) 7.4.1 與設(shè)備分配相關(guān)的因素與設(shè)備分配相關(guān)的因素 （1）I/O設(shè)備的固有屬性設(shè)備的固有屬性 （2）系統(tǒng)所采用的分配算法）系統(tǒng)所采用的分配算法 （3）設(shè)備分配應(yīng)防止死鎖發(fā)生）設(shè)備分配應(yīng)防止死鎖發(fā)生 （4）用戶(hù)程序與實(shí)際使用的物理設(shè)備無(wú)關(guān)）用戶(hù)程序與實(shí)際使用的物理設(shè)備無(wú)關(guān) 7.4.2 設(shè)備分配算法設(shè)備分配算法 （1）先來(lái)先服務(wù)）

13、先來(lái)先服務(wù) （2）優(yōu)先級(jí)高的優(yōu)先服務(wù)）優(yōu)先級(jí)高的優(yōu)先服務(wù) 7.4.3 設(shè)備分配技術(shù)設(shè)備分配技術(shù) 1按使用性質(zhì)對(duì)設(shè)備分類(lèi)按使用性質(zhì)對(duì)設(shè)備分類(lèi) （1）獨(dú)占設(shè)備）獨(dú)占設(shè)備 （2）共享設(shè)備）共享設(shè)備 （3）虛擬設(shè)備）虛擬設(shè)備 7.4.3 設(shè)備分配技術(shù)設(shè)備分配技術(shù) 2設(shè)備分配技術(shù)設(shè)備分配技術(shù) （1）獨(dú)占分配）獨(dú)占分配 n獨(dú)占分配技術(shù)是把獨(dú)占設(shè)備固定地分配給一個(gè)進(jìn)獨(dú)占分配技術(shù)是把獨(dú)占設(shè)備固定地分配給一個(gè)進(jìn) 程，直至該進(jìn)程完成程，直至該進(jìn)程完成I/O操作并且釋放它為止。操作并且釋放它為止。 （2）共享分配）共享分配 （3）虛擬分配）虛擬分配 n虛擬分配技術(shù)利用共享設(shè)備去實(shí)現(xiàn)獨(dú)占設(shè)備的功虛擬分配技術(shù)利用共享設(shè)

14、備去實(shí)現(xiàn)獨(dú)占設(shè)備的功 能，從而使獨(dú)占設(shè)備能，從而使獨(dú)占設(shè)備“感覺(jué)上感覺(jué)上”成為可共享的、成為可共享的、 快速的快速的I/O設(shè)備。設(shè)備。 n實(shí)現(xiàn)虛擬分配最成功的技術(shù)是：實(shí)現(xiàn)虛擬分配最成功的技術(shù)是：SPOOLing 技術(shù)。技術(shù)。 n例如：把卡片機(jī)（獨(dú)占設(shè)備）變成共享設(shè)備例如：把卡片機(jī)（獨(dú)占設(shè)備）變成共享設(shè)備。 nSPOOLing程序預(yù)先把一臺(tái)卡片機(jī)上一個(gè)作業(yè)的全部卡程序預(yù)先把一臺(tái)卡片機(jī)上一個(gè)作業(yè)的全部卡 片輸入磁盤(pán)中。以后，當(dāng)進(jìn)程試圖讀卡時(shí)，片輸入磁盤(pán)中。以后，當(dāng)進(jìn)程試圖讀卡時(shí)， 由由 SPOOLing程序把這個(gè)請(qǐng)求轉(zhuǎn)換成從盤(pán)上讀入。從用戶(hù)程序把這個(gè)請(qǐng)求轉(zhuǎn)換成從盤(pán)上讀入。從用戶(hù) 程序來(lái)看，它是從卡

15、片機(jī)上讀入信息，而實(shí)際上是從磁程序來(lái)看，它是從卡片機(jī)上讀入信息，而實(shí)際上是從磁 盤(pán)上讀入的。因?yàn)榇疟P(pán)容易被多個(gè)用戶(hù)共享，用戶(hù)作業(yè)盤(pán)上讀入的。因?yàn)榇疟P(pán)容易被多個(gè)用戶(hù)共享，用戶(hù)作業(yè) 可一個(gè)接一個(gè)地放在卡片機(jī)上，然后送入磁盤(pán)。借助磁可一個(gè)接一個(gè)地放在卡片機(jī)上，然后送入磁盤(pán)。借助磁 盤(pán)這個(gè)共享設(shè)備，把卡片機(jī)變成共享設(shè)備了。盤(pán)這個(gè)共享設(shè)備，把卡片機(jī)變成共享設(shè)備了。 7.4.4 SPOOLing系統(tǒng) SPOOLing技術(shù)的實(shí)現(xiàn)實(shí)體：SPOOLing系統(tǒng)系統(tǒng)的構(gòu)成的構(gòu)成 輸入進(jìn)程輸入進(jìn)程輸出進(jìn)程輸出進(jìn)程 輸入緩沖區(qū)輸入緩沖區(qū) 輸出緩沖區(qū)輸出緩沖區(qū) 輸入井輸入井 輸出井輸出井 磁盤(pán)內(nèi)存 輸入設(shè)備輸入設(shè)備 輸出

16、設(shè)備輸出設(shè)備 7.4.4 SPOOLing系統(tǒng) n系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 n輸入井和輸出井輸入井和輸出井 n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) n輸入進(jìn)程和輸出進(jìn)程輸入進(jìn)程和輸出進(jìn)程 7.4.4 SPOOLing系統(tǒng) n輸入井和輸出井輸入井和輸出井 n輸入井：虛擬低速輸入設(shè)備，暫存從輸輸入井：虛擬低速輸入設(shè)備，暫存從輸 入設(shè)備入設(shè)備預(yù)輸入預(yù)輸入的信息；的信息； n輸出井：虛擬低速輸出設(shè)備，暫存要輸出井：虛擬低速輸出設(shè)備，暫存要緩緩 輸出輸出到輸出設(shè)備的信息。到輸出設(shè)備的信息。 7.4.4 SPOOLing系統(tǒng) n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) n輸入緩沖區(qū)：用作輸入設(shè)備和磁盤(pán)

17、輸輸入緩沖區(qū)：用作輸入設(shè)備和磁盤(pán)輸 入井之間的中轉(zhuǎn)站；入井之間的中轉(zhuǎn)站； n輸出緩沖區(qū)：用作磁盤(pán)輸出井和輸出輸出緩沖區(qū)：用作磁盤(pán)輸出井和輸出 設(shè)備之間的中轉(zhuǎn)站。設(shè)備之間的中轉(zhuǎn)站。 7.4.4 SPOOLing系統(tǒng) n輸入進(jìn)程和輸出進(jìn)程輸入進(jìn)程和輸出進(jìn)程 n輸入進(jìn)程：模擬脫機(jī)輸入時(shí)的衛(wèi)星輸入機(jī)，輸入進(jìn)程：模擬脫機(jī)輸入時(shí)的衛(wèi)星輸入機(jī)， 將數(shù)據(jù)從輸入設(shè)備經(jīng)過(guò)輸入緩沖區(qū)送到輸將數(shù)據(jù)從輸入設(shè)備經(jīng)過(guò)輸入緩沖區(qū)送到輸 入井。當(dāng)入井。當(dāng)CPU需要讀取數(shù)據(jù)時(shí)，直接從輸需要讀取數(shù)據(jù)時(shí)，直接從輸 入井中提取數(shù)據(jù)到內(nèi)存；入井中提取數(shù)據(jù)到內(nèi)存； n輸出進(jìn)程：模擬脫機(jī)輸出時(shí)的衛(wèi)星輸出機(jī)，輸出進(jìn)程：模擬脫機(jī)輸出時(shí)的衛(wèi)星輸出

18、機(jī)， 將應(yīng)用進(jìn)程要輸出的數(shù)據(jù)送到輸出井，當(dāng)將應(yīng)用進(jìn)程要輸出的數(shù)據(jù)送到輸出井，當(dāng) 輸出設(shè)備空閑時(shí)，將輸出井中的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)輸出設(shè)備空閑時(shí)，將輸出井中的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò) 輸出緩沖區(qū)送到輸出設(shè)備輸出。輸出緩沖區(qū)送到輸出設(shè)備輸出。 7.4.4 SPOOLing系統(tǒng) n利用利用SPOOLing技術(shù)共享打印機(jī)技術(shù)共享打印機(jī) n當(dāng)用戶(hù)進(jìn)程請(qǐng)求打印輸出時(shí)，當(dāng)用戶(hù)進(jìn)程請(qǐng)求打印輸出時(shí)，SPOOLing 系統(tǒng)立即同意為它打印輸出，但并不真正系統(tǒng)立即同意為它打印輸出，但并不真正 把打印機(jī)分配給該用戶(hù)進(jìn)程把打印機(jī)分配給該用戶(hù)進(jìn)程 7.4.4 SPOOLing系統(tǒng) n利用利用SPOOLing技術(shù)共享打印機(jī)技術(shù)共享打印機(jī) n由輸出進(jìn)程

19、在輸出井中為之申請(qǐng)一個(gè)空閑由輸出進(jìn)程在輸出井中為之申請(qǐng)一個(gè)空閑 的磁盤(pán)塊區(qū)，并將要打印的數(shù)據(jù)送入其中。的磁盤(pán)塊區(qū)，并將要打印的數(shù)據(jù)送入其中。 n輸出進(jìn)程再為用戶(hù)進(jìn)程申請(qǐng)一張空白的用輸出進(jìn)程再為用戶(hù)進(jìn)程申請(qǐng)一張空白的用 戶(hù)請(qǐng)求打印表，并將用戶(hù)的打印要求填入戶(hù)請(qǐng)求打印表，并將用戶(hù)的打印要求填入 其中，然后將該表掛到打印機(jī)的請(qǐng)求打印其中，然后將該表掛到打印機(jī)的請(qǐng)求打印 隊(duì)列上隊(duì)列上 7.4.4 SPOOLing系統(tǒng) n利用利用SPOOLing技術(shù)共享打印機(jī)技術(shù)共享打印機(jī) n如果打印機(jī)空閑，輸出進(jìn)程將從請(qǐng)求隊(duì)列的隊(duì)如果打印機(jī)空閑，輸出進(jìn)程將從請(qǐng)求隊(duì)列的隊(duì) 首取出一張請(qǐng)求打印表，根據(jù)表中的要求將要首取出

20、一張請(qǐng)求打印表，根據(jù)表中的要求將要 打印的數(shù)據(jù)從輸出井傳送到內(nèi)存緩沖區(qū)，再由打印的數(shù)據(jù)從輸出井傳送到內(nèi)存緩沖區(qū)，再由 打印機(jī)進(jìn)行打印。打印完后，輸出進(jìn)程將再檢打印機(jī)進(jìn)行打印。打印完后，輸出進(jìn)程將再檢 查請(qǐng)求隊(duì)列中是否還有待打印的請(qǐng)求表，若有查請(qǐng)求隊(duì)列中是否還有待打印的請(qǐng)求表，若有 繼續(xù)打印，否則便將自己阻塞起來(lái)，并在下次繼續(xù)打印，否則便將自己阻塞起來(lái)，并在下次 再有打印請(qǐng)求時(shí)被喚醒。再有打印請(qǐng)求時(shí)被喚醒。 7.5 I/O軟件層次 圖 I/O軟件系統(tǒng)的層次 7.5.1 中斷處理程序 7.5.2 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 n每個(gè)連接到計(jì)算機(jī)的I/O設(shè)備 都需要某些設(shè)備特定的代碼來(lái) 對(duì)其進(jìn)行控制，這樣的代碼為

21、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。 7.5.2 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 圖7-7 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序在系統(tǒng)中的邏輯位置 7.5.2 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 n設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序主要功能設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序主要功能 n接受來(lái)自上層、與設(shè)備無(wú)關(guān)軟件的抽象讀寫(xiě)請(qǐng)接受來(lái)自上層、與設(shè)備無(wú)關(guān)軟件的抽象讀寫(xiě)請(qǐng) 求，并且將該求，并且將該I/O請(qǐng)求排在請(qǐng)求隊(duì)列的隊(duì)尾，請(qǐng)求排在請(qǐng)求隊(duì)列的隊(duì)尾， 同時(shí)還要檢查同時(shí)還要檢查I/O請(qǐng)求的合法性。請(qǐng)求的合法性。 n取出請(qǐng)求隊(duì)列中隊(duì)首請(qǐng)求，且將相應(yīng)設(shè)備分配取出請(qǐng)求隊(duì)列中隊(duì)首請(qǐng)求，且將相應(yīng)設(shè)備分配 給它。給它。 n向該設(shè)備控制器發(fā)送命令，啟動(dòng)該設(shè)備工作，向該設(shè)備控制器發(fā)送命令，啟動(dòng)該設(shè)備工作， 完成指定的完成指定的I/O操

22、作。操作。 n處理來(lái)自設(shè)備的中斷。處理來(lái)自設(shè)備的中斷。 7.5.3 與設(shè)備無(wú)關(guān)的操作系統(tǒng)I/O軟件 圖7-8 與設(shè)備無(wú)關(guān)的操作系統(tǒng)I/O軟件的功能 7.5.3 與設(shè)備無(wú)關(guān)的操作系統(tǒng)與設(shè)備無(wú)關(guān)的操作系統(tǒng)I/O軟軟 件件 1設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的統(tǒng)一接口設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的統(tǒng)一接口 2緩沖技術(shù)緩沖技術(shù) （1）緩沖技術(shù)的引入）緩沖技術(shù)的引入 引入緩沖技術(shù)的主要目的是：引入緩沖技術(shù)的主要目的是： 緩解緩解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。 提高它們之間的并行性。提高它們之間的并行性。 減少對(duì)減少對(duì)CPU的中斷次數(shù)，放寬的中斷次數(shù)，放寬CPU對(duì)中斷響應(yīng)對(duì)中斷響應(yīng) 時(shí)間的要求。時(shí)間的要求。

23、 （2）緩沖區(qū)的設(shè)置）緩沖區(qū)的設(shè)置 單緩沖。如果數(shù)據(jù)到達(dá)率與離去率相差很大，則單緩沖。如果數(shù)據(jù)到達(dá)率與離去率相差很大，則 可采用單緩沖方式?？刹捎脝尉彌_方式。 雙緩沖。如果信息的輸入和輸出速率相同（或相雙緩沖。如果信息的輸入和輸出速率相同（或相 差不大），則可利用雙緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)二者的并行。差不大），則可利用雙緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)二者的并行。 多緩沖。多緩沖。 n為了解決陣發(fā)性為了解決陣發(fā)性I/O的速度不匹配問(wèn)題，可以設(shè)立的速度不匹配問(wèn)題，可以設(shè)立 多個(gè)緩沖區(qū)。多個(gè)緩沖區(qū)。 圖7-9 雙緩沖工作示例 7.5.3 與設(shè)備無(wú)關(guān)的操作系統(tǒng)與設(shè)備無(wú)關(guān)的操作系統(tǒng)I/O軟件軟件 3出錯(cuò)報(bào)告出錯(cuò)報(bào)告 n根據(jù)錯(cuò)誤產(chǎn)生的原因

24、，可把根據(jù)錯(cuò)誤產(chǎn)生的原因，可把I/O錯(cuò)誤分為兩錯(cuò)誤分為兩 類(lèi)：一類(lèi)是程序設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，另一類(lèi)是實(shí)際類(lèi)：一類(lèi)是程序設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，另一類(lèi)是實(shí)際 I/O錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。 4分配和釋放獨(dú)占設(shè)備分配和釋放獨(dú)占設(shè)備 5提供與設(shè)備無(wú)關(guān)的塊大小提供與設(shè)備無(wú)關(guān)的塊大小 7.5.4 用戶(hù)級(jí)用戶(hù)級(jí)I/O軟件軟件 n多數(shù)多數(shù)I/O軟件都在操作系統(tǒng)中，用戶(hù)空軟件都在操作系統(tǒng)中，用戶(hù)空 間中也有一小部分。通常，它們以庫(kù)函間中也有一小部分。通常，它們以庫(kù)函 數(shù)形式出現(xiàn)。數(shù)形式出現(xiàn)。 n用戶(hù)空間中另一個(gè)重要的用戶(hù)空間中另一個(gè)重要的I/O軟件是軟件是 SPOOLing系統(tǒng)。系統(tǒng)。 7.6 磁盤(pán)調(diào)度和管理 7.6.1 磁盤(pán)硬件 1磁盤(pán)的結(jié)構(gòu) 7.6.1 磁盤(pán)硬件磁盤(pán)硬件 （1）Header（磁頭）（磁頭） （2）Cylinder（柱面）（柱面） （3）Sector（扇區(qū)）（扇區(qū)） n扇區(qū)是將磁道按照相同角度等分的扇形。扇區(qū)是將磁道按照相同角度等分的扇形。 7.6.2 磁盤(pán)調(diào)度磁盤(pán)調(diào)度 1磁盤(pán)存取時(shí)間磁盤(pán)存取時(shí)間 n磁盤(pán)尋道時(shí)間（即磁頭從當(dāng)前磁道移至指定磁磁盤(pán)尋道時(shí)間