操作系統(tǒng)IO硬件管理

1、11第五章第五章 I/O設(shè)備管理設(shè)備管理操作系統(tǒng)的目標(biāo)就是給用戶提供一個(gè)高操作系統(tǒng)的目標(biāo)就是給用戶提供一個(gè)高層的機(jī)器接口（虛擬機(jī)）；層的機(jī)器接口（虛擬機(jī)）；在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，有大量的輸入輸在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，有大量的輸入輸出設(shè)備，其種類繁多，差異大。而且隨出設(shè)備，其種類繁多，差異大。而且隨著技術(shù)的發(fā)展，著技術(shù)的發(fā)展，新設(shè)備新設(shè)備也不斷地出現(xiàn)。也不斷地出現(xiàn)。因此，如何管理好這些設(shè)備，使資源得因此，如何管理好這些設(shè)備，使資源得以合理的利用，是操作系統(tǒng)的一個(gè)主要以合理的利用，是操作系統(tǒng)的一個(gè)主要功能。功能。22 I/O硬件硬件 I/O控制方式控制方式 I/O軟件軟件 磁盤磁盤本章的組織結(jié)構(gòu)本章的組

2、織結(jié)構(gòu)335.1 I/O硬件硬件 對(duì)于對(duì)于I/O硬件，硬件，操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)所關(guān)心的并不是所關(guān)心的并不是硬件自身的設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)，而是如何來(lái)硬件自身的設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)，而是如何來(lái)對(duì)它進(jìn)行編程，即該設(shè)備給軟件提供的接口對(duì)它進(jìn)行編程，即該設(shè)備給軟件提供的接口是什么，包括它所接受的控制命令、所完成是什么，包括它所接受的控制命令、所完成的功能，以及所返回的出錯(cuò)報(bào)告。的功能，以及所返回的出錯(cuò)報(bào)告。445.1.1 I/O設(shè)備的類型設(shè)備的類型人機(jī)交互設(shè)備人機(jī)交互設(shè)備:視頻顯示設(shè)備視頻顯示設(shè)備,鍵盤鍵盤,打印機(jī)打印機(jī)；按交互方向分類：按交互方向分類： 輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀；輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)、掃描

3、儀； 到計(jì)算機(jī)中到計(jì)算機(jī)中 輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)；輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)； 從計(jì)算機(jī)中從計(jì)算機(jī)中 輸入輸入/輸出：磁盤、網(wǎng)卡。輸出：磁盤、網(wǎng)卡。55按數(shù)據(jù)組織分類：按數(shù)據(jù)組織分類： 塊設(shè)備塊設(shè)備：以數(shù)據(jù)塊來(lái)作為信息的存儲(chǔ)和傳輸單：以數(shù)據(jù)塊來(lái)作為信息的存儲(chǔ)和傳輸單位，每個(gè)數(shù)據(jù)塊都有一個(gè)地址，可以直接定位位，每個(gè)數(shù)據(jù)塊都有一個(gè)地址，可以直接定位和訪問(wèn)和訪問(wèn).數(shù)據(jù)塊之間的讀寫操作是相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)塊之間的讀寫操作是相互獨(dú)立的，如磁盤；，如磁盤； 字符設(shè)備字符設(shè)備：以字符作為信息的存儲(chǔ)和傳輸單位：以字符作為信息的存儲(chǔ)和傳輸單位，只給順序訪問(wèn)，只給順序訪問(wèn)-數(shù)據(jù)即字符流，無(wú)定位無(wú)尋數(shù)據(jù)即字符流，無(wú)定

4、位無(wú)尋址，如鼠標(biāo)；址，如鼠標(biāo)；按數(shù)據(jù)傳輸率分類：按數(shù)據(jù)傳輸率分類：低速低速(如鍵盤如鍵盤)、中速、中速(如打如打印機(jī)印機(jī))、高速、高速(如網(wǎng)卡、磁盤如網(wǎng)卡、磁盤)。665.1.2 設(shè)備控制器設(shè)備控制器機(jī)械部分機(jī)械部分電子部分電子部分每一個(gè)每一個(gè)I/O單元由兩部分組成：?jiǎn)卧蓛刹糠纸M成：機(jī)械部分機(jī)械部分和和 電子部分電子部分。把它們分開(kāi)，以提供更加模塊化、更通用的設(shè)計(jì)。把它們分開(kāi)，以提供更加模塊化、更通用的設(shè)計(jì)。視頻控視頻控制器制器77機(jī)械部分即為機(jī)械部分即為I/O設(shè)備本身設(shè)備本身；電子部分稱為：電子部分稱為：設(shè)備控制器設(shè)備控制器（device controller）或）或適配器適配器（adap

5、ter）。）。 適配器適配器的形式通常是印刷電路卡，可以插入的形式通常是印刷電路卡，可以插入到主板的擴(kuò)充槽中；到主板的擴(kuò)充槽中； 控制器控制器的形式是一組芯片的形式是一組芯片,主要集成在主版或主要集成在主版或I/O設(shè)備內(nèi)部；設(shè)備內(nèi)部；兩者功能相同兩者功能相同:完成設(shè)備與主機(jī)間的連接和完成設(shè)備與主機(jī)間的連接和通訊。通訊。8例如例如:v顯示器顯示器-機(jī)械設(shè)備機(jī)械設(shè)備,不能顯示字符不能顯示字符v視頻控制器視頻控制器(顯卡顯卡)-插在主版上插在主版上v顯示器與顯卡相連顯示器與顯卡相連-從計(jì)算機(jī)讀數(shù)據(jù)顯示從計(jì)算機(jī)讀數(shù)據(jù)顯示995.1.3 I/O地址地址 每個(gè)設(shè)備控制器都有一些每個(gè)設(shè)備控制器都有一些寄存器

6、寄存器用來(lái)與用來(lái)與CPU通信。通通信。通過(guò)這些寄存器中寫入不同的值，過(guò)這些寄存器中寫入不同的值，OS能命令該設(shè)備去能命令該設(shè)備去執(zhí)行發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)、打開(kāi)、關(guān)閉等操作；執(zhí)行發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)、打開(kāi)、關(guān)閉等操作；OS也也能通過(guò)讀取這些寄存器的值來(lái)了解設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)。能通過(guò)讀取這些寄存器的值來(lái)了解設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)。 此外，許多控制器還有一個(gè)此外，許多控制器還有一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)供供OS讀寫。讀寫。CPU外外部部設(shè)設(shè)備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1010現(xiàn)在的問(wèn)題是：現(xiàn)在的問(wèn)題是：CPU如何與設(shè)備控制器當(dāng)如何與設(shè)備控制器當(dāng)中的寄存器進(jìn)行

7、通信？中的寄存器進(jìn)行通信？如何訪問(wèn)設(shè)備的數(shù)據(jù)如何訪問(wèn)設(shè)備的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)？因?yàn)檫@不是普通的緩沖區(qū)？因?yàn)檫@不是普通的內(nèi)存訪問(wèn)內(nèi)存訪問(wèn)！方法有三種：方法有三種： I/O獨(dú)立編址；獨(dú)立編址； 內(nèi)存映像編址；內(nèi)存映像編址； 混合編址?；旌暇幹?。11111. I/O獨(dú)立編址獨(dú)立編址w 基本思路：給控制器中的基本思路：給控制器中的每一個(gè)寄存器每一個(gè)寄存器分配一個(gè)唯分配一個(gè)唯一的一的I/O端口（端口（I/O port）編號(hào)，稱為）編號(hào)，稱為I/O端口地址，端口地址，然后用專門的然后用專門的I/O指令對(duì)端口進(jìn)行操作；指令對(duì)端口進(jìn)行操作；w 這些端口地址所構(gòu)成的這些端口地址所構(gòu)成的地址空間是完全獨(dú)立的，地址空間是完

8、全獨(dú)立的，與內(nèi)存的地址空間沒(méi)有與內(nèi)存的地址空間沒(méi)有關(guān)系。例如：關(guān)系。例如：IN R0 4 表示讀入表示讀入I/O端口地址為端口地址為4的內(nèi)容；的內(nèi)容；MOV R0 4 表示讀入表示讀入內(nèi)存地址為內(nèi)存地址為4的內(nèi)容；的內(nèi)容；1212w優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：I/O設(shè)備不占用內(nèi)存地址空間，而且設(shè)備不占用內(nèi)存地址空間，而且程序設(shè)計(jì)時(shí)，易于區(qū)分是對(duì)內(nèi)存操作還是對(duì)程序設(shè)計(jì)時(shí)，易于區(qū)分是對(duì)內(nèi)存操作還是對(duì)I/O端口操作。端口操作。w例子：例子：8086/8088，給，給I/O端口分配的地址端口分配的地址空間空間64K，0000HFFFFH, 只有只有IN和和OUT指令進(jìn)行讀寫操作。指令進(jìn)行讀寫操作。1313Linux0

9、.11/boot/setup.smov al,#0 x11 ! initialization sequenceout #0 x20,al ! send it to 8259A-1mov al,#0 x20 ! start of hardware ints(0 x20) out #0 x21,almov al,#0 x28 ! start of hardware ints(0 x28) out #0 xA1,alin al,#0 x64 ! 8042 status port ! 鍵盤控制器狀態(tài)寄存器鍵盤控制器狀態(tài)寄存器test al,#2jnz empty_8042 ! is input buf

10、fer full?14142. 內(nèi)存映像編址內(nèi)存映像編址w 基本思路：把所有控制器當(dāng)中的每一個(gè)寄存器都映基本思路：把所有控制器當(dāng)中的每一個(gè)寄存器都映射為一個(gè)內(nèi)存地址，專門用于射為一個(gè)內(nèi)存地址，專門用于I/O操作（功能上），操作（功能上），對(duì)這些單元的讀寫操作即為普通的內(nèi)存訪問(wèn)操作。對(duì)這些單元的讀寫操作即為普通的內(nèi)存訪問(wèn)操作。w 端口地址空間與內(nèi)存的地址空間統(tǒng)一編址，前者是端口地址空間與內(nèi)存的地址空間統(tǒng)一編址，前者是后者的一部分，一般位于后者的頂端部分。后者的一部分，一般位于后者的頂端部分。1515w優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：F 編程方便，無(wú)需編程方便，無(wú)需專門的專門的I/O指令指令(C vs. 匯匯編編)；

11、F 對(duì)普通的內(nèi)存單元可進(jìn)行的所有操作指令對(duì)普通的內(nèi)存單元可進(jìn)行的所有操作指令均可作用于均可作用于I/O端口，如端口，如TEST指令；指令；F 無(wú)須專門的保護(hù)機(jī)制來(lái)防止用戶進(jìn)程執(zhí)行無(wú)須專門的保護(hù)機(jī)制來(lái)防止用戶進(jìn)程執(zhí)行I/O。1616w缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：F 不能對(duì)控制寄存器的內(nèi)容進(jìn)行不能對(duì)控制寄存器的內(nèi)容進(jìn)行Cache，必，必須關(guān)閉；須關(guān)閉；F 每一次都要判斷訪問(wèn)的是內(nèi)存還是每一次都要判斷訪問(wèn)的是內(nèi)存還是I/O。17173. 混合編址混合編址w 基本思路：對(duì)于設(shè)備控制器中的寄存器，采用獨(dú)立基本思路：對(duì)于設(shè)備控制器中的寄存器，采用獨(dú)立編址的方法；而對(duì)于設(shè)備的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，采用內(nèi)存編址的方法；而對(duì)于設(shè)備的數(shù)據(jù)

12、緩沖區(qū)，采用內(nèi)存映像編址的方法。映像編址的方法。w 例如：例如：Pentium，把內(nèi)存地址空間，把內(nèi)存地址空間640K1M保留作保留作為設(shè)備的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，另外，還有一個(gè)獨(dú)立的為設(shè)備的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，另外，還有一個(gè)獨(dú)立的I/O端口地址空間，從端口地址空間，從0到到64K。1818PC機(jī)上的部分機(jī)上的部分I/O端口地址端口地址（本圖摘自（本圖摘自Silberschatz, Galvin and Gagne： “Operating System Concepts”）1919到目前為止，已經(jīng)介紹了到目前為止，已經(jīng)介紹了I/O設(shè)備的類型、設(shè)備的類型、設(shè)備的控制器、設(shè)備的控制器、I/O的端口地址?，F(xiàn)在的的端口

13、地址?，F(xiàn)在的問(wèn)題是：根據(jù)已有的這些知識(shí)，現(xiàn)在問(wèn)題是：根據(jù)已有的這些知識(shí)，現(xiàn)在能否能否開(kāi)始編程使用這些開(kāi)始編程使用這些I/O設(shè)備，完成相應(yīng)的輸設(shè)備，完成相應(yīng)的輸入輸出功能呢？若能，如何來(lái)使用？入輸出功能呢？若能，如何來(lái)使用？答案是能！答案是能！方法：程序循環(huán)檢測(cè)方法：程序循環(huán)檢測(cè)I/O(Programmed I/O)。20205.2 I/O控制方式控制方式程序循環(huán)檢測(cè)方式程序循環(huán)檢測(cè)方式(Programmed I/O)；中斷驅(qū)動(dòng)方式中斷驅(qū)動(dòng)方式(Interrupt-driven I/O)；直接內(nèi)存訪問(wèn)方式直接內(nèi)存訪問(wèn)方式(DMA, Direct Memory Access)；21215.2.1

14、程序循環(huán)檢測(cè)方式程序循環(huán)檢測(cè)方式w 基本思路：基本思路：在程序（設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序）中通過(guò)在程序（設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序）中通過(guò)不斷地檢不斷地檢測(cè)測(cè)I/OI/O設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)，來(lái)控制，來(lái)控制I/OI/O操作的完成。具體操作的完成。具體來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行I/OI/O操作之前，要循環(huán)地檢測(cè)設(shè)備是否就操作之前，要循環(huán)地檢測(cè)設(shè)備是否就緒；在緒；在I/OI/O操作進(jìn)行之中，要循環(huán)地檢測(cè)設(shè)備是否已完操作進(jìn)行之中，要循環(huán)地檢測(cè)設(shè)備是否已完成；在成；在I/OI/O操作完成之后，還要把輸入的數(shù)據(jù)保存到內(nèi)操作完成之后，還要把輸入的數(shù)據(jù)保存到內(nèi)存（輸入操作）。從硬件來(lái)說(shuō)，控制存（輸入操作）。從硬件來(lái)說(shuō)，控制I/

15、OI/O的所有工作均的所有工作均由由CPUCPU來(lái)完成。來(lái)完成。w 也稱為也稱為繁忙等待繁忙等待方式（方式（busy waiting）或）或輪詢輪詢方式方式（polling）。）。w 缺點(diǎn)：在進(jìn)行缺點(diǎn)：在進(jìn)行I/O操作時(shí)，一直占用操作時(shí)，一直占用CPU時(shí)間。時(shí)間。2222一個(gè)例子一個(gè)例子已知已知I/O地址采用內(nèi)存映像編址的方式，現(xiàn)需要地址采用內(nèi)存映像編址的方式，現(xiàn)需要在打印機(jī)上打印一個(gè)字符串在打印機(jī)上打印一個(gè)字符串“ABCDEFGH”。基本思路：把這基本思路：把這8個(gè)字符逐個(gè)送到打印機(jī)設(shè)備的個(gè)字符逐個(gè)送到打印機(jī)設(shè)備的I/O端口地址（內(nèi)存地址）。端口地址（內(nèi)存地址）。A B C D E F G

16、H內(nèi)存內(nèi)存pprinter_status_regprinter_data_register2323for (i = 0; i sys_read)；該函數(shù)又調(diào)用相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，驅(qū)動(dòng)該函數(shù)又調(diào)用相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，驅(qū)動(dòng)程序在啟動(dòng)程序在啟動(dòng)I/O操作后被阻塞操作后被阻塞(-driver_read)；I/O操作完成后，將產(chǎn)生一個(gè)中斷，然后中操作完成后，將產(chǎn)生一個(gè)中斷，然后中斷處理程序?qū)⒔庸軘嗵幚沓绦驅(qū)⒔庸蹸PU，并喚醒被阻塞的，并喚醒被阻塞的驅(qū)動(dòng)程序。驅(qū)動(dòng)程序。方案一方案一5353驅(qū)動(dòng)程序以什么形式存在？單獨(dú)的一個(gè)進(jìn)驅(qū)動(dòng)程序以什么形式存在？單獨(dú)的一個(gè)進(jìn)程嗎？調(diào)用驅(qū)動(dòng)時(shí)程嗎？調(diào)用驅(qū)動(dòng)時(shí)有無(wú)進(jìn)程切換有

17、無(wú)進(jìn)程切換？中斷處理程序是誰(shuí)寫的？中斷處理程序是誰(shuí)寫的？OS or 廠商廠商？設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與中斷處理程序（兩個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與中斷處理程序（兩個(gè)進(jìn)程進(jìn)程間）如何同步？間）如何同步？如果有多個(gè)進(jìn)程同時(shí)都要訪問(wèn)該如果有多個(gè)進(jìn)程同時(shí)都要訪問(wèn)該I/O設(shè)備，設(shè)備，該怎么辦？該怎么辦？問(wèn)題問(wèn)題5454我們要為一個(gè)簡(jiǎn)單的字符輸入設(shè)備實(shí)現(xiàn)相我們要為一個(gè)簡(jiǎn)單的字符輸入設(shè)備實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。當(dāng)用戶進(jìn)程需要當(dāng)用戶進(jìn)程需要I/O操作時(shí)，啟動(dòng)相應(yīng)操作時(shí)，啟動(dòng)相應(yīng)系統(tǒng)系統(tǒng)調(diào)用調(diào)用，最終執(zhí)行各種設(shè)備統(tǒng)一的對(duì)外接口，最終執(zhí)行各種設(shè)備統(tǒng)一的對(duì)外接口函數(shù)函數(shù)read(devID, buf, size)。設(shè)備

18、驅(qū)動(dòng)程序主要由兩個(gè)函數(shù)組成：設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序主要由兩個(gè)函數(shù)組成：foo_read()，該設(shè)備對(duì)，該設(shè)備對(duì)read接口函數(shù)的具體接口函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。foo_interrupt()，中斷處理函數(shù)。，中斷處理函數(shù)。一個(gè)例子一個(gè)例子5555size_t foo_read(struct file *filp, char *buf, size_t count, loff_t *ppos) foo_dev_t *foo_dev = filp-private_data; if(down_interruptible(&foo_dev-sem)/互斥互斥 return -ERESTARTSYS; foo

19、_dev-intr = 0; /同步同步 outb(DEV_FOO_READ, DEV_FOO_CONTROL_PORT); wait_event_interruptible(foo_dev-wait, (foo_dev-intr = 1); / 被阻塞被阻塞 if (put_user(foo_dev-data, buf) return -EFAULT; up(&foo_dev-sem); return 1;5656void foo_interrupt(int irq,void *dev_id, struct pt_regs *regs) foo-data = inb(DEV_FOO_

20、DATA_PORT); foo-intr = 1; wake_up_interruptible(&foo-wait);用戶進(jìn)程用戶進(jìn)程A 系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用 read foo_read 被阻塞被阻塞 用戶進(jìn)程用戶進(jìn)程B 被中斷被中斷 foo_interrupt A被喚醒被喚醒5757方案方案1只適合需要互斥訪問(wèn)的設(shè)備。只適合需要互斥訪問(wèn)的設(shè)備。塊設(shè)備如何處理？塊設(shè)備如何處理？例如：例如：A進(jìn)程訪問(wèn)磁盤的第進(jìn)程訪問(wèn)磁盤的第i個(gè)數(shù)據(jù)塊個(gè)數(shù)據(jù)塊，B進(jìn)程也要訪問(wèn)第進(jìn)程也要訪問(wèn)第i個(gè)數(shù)據(jù)塊，如何個(gè)數(shù)據(jù)塊，如何優(yōu)化，減少優(yōu)化，減少I/O操作？操作？5858數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：請(qǐng)求隊(duì)列請(qǐng)求隊(duì)列（req

21、uest queue）；）；塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序：塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序：上層函數(shù)上層函數(shù)，負(fù)責(zé)管理請(qǐng)，負(fù)責(zé)管理請(qǐng)求隊(duì)列；求隊(duì)列；底層函數(shù)底層函數(shù)，負(fù)責(zé)與硬件打交道，負(fù)責(zé)與硬件打交道，完成真正的完成真正的I/O；I/O請(qǐng)求的提交與真正實(shí)現(xiàn)是分離的。各個(gè)請(qǐng)求的提交與真正實(shí)現(xiàn)是分離的。各個(gè)用戶進(jìn)程（通過(guò)內(nèi)核）調(diào)用上層函數(shù)，提用戶進(jìn)程（通過(guò)內(nèi)核）調(diào)用上層函數(shù)，提交交I/O請(qǐng)求請(qǐng)求(mak_request)，然后阻塞；底層函數(shù)，然后阻塞；底層函數(shù)則從隊(duì)列中取出每個(gè)則從隊(duì)列中取出每個(gè)I/O請(qǐng)求，并完成之。請(qǐng)求，并完成之。能夠?qū)Ω鱾€(gè)能夠?qū)Ω鱾€(gè)I/O請(qǐng)求進(jìn)行優(yōu)化，如數(shù)據(jù)塊的請(qǐng)求進(jìn)行優(yōu)化，如數(shù)據(jù)塊的重組。重組。方案二方案二

22、5959Example: A scsi disk driver in UNIXsdstrategy: do error checking, if device is not busy, issue a start request for the specific unit (disk).sdustart: find the proper queue for this unit, put the request on the queue, issue start.sdstart: request the resources needed for the request (scsi bus or

23、DMA resources).sdgo: write the commands to the controller, set the interrupt vector, issue the start request to the controller.sdintr: called from I/O interrupt, finish the request (schedule the waiting process), issue a new request if there is one.60605.3.5 設(shè)備獨(dú)立的設(shè)備獨(dú)立的I/O軟件軟件設(shè)備獨(dú)立的設(shè)備獨(dú)立的I/O軟件是系統(tǒng)內(nèi)核的一部分

24、，它的基軟件是系統(tǒng)內(nèi)核的一部分，它的基本任務(wù)是實(shí)現(xiàn)所有設(shè)備都需要的一些通用的本任務(wù)是實(shí)現(xiàn)所有設(shè)備都需要的一些通用的I/O功功能，并向用戶級(jí)軟件提供一個(gè)統(tǒng)一的能，并向用戶級(jí)軟件提供一個(gè)統(tǒng)一的接口接口。實(shí)現(xiàn)的主要功能：實(shí)現(xiàn)的主要功能： 給上層應(yīng)用的統(tǒng)一接口；給上層應(yīng)用的統(tǒng)一接口； 與設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的統(tǒng)一接口；與設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的統(tǒng)一接口； 提供與設(shè)備無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)塊大??；提供與設(shè)備無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)塊大??； 緩沖技術(shù)；緩沖技術(shù)；6161 提供與設(shè)備無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)塊大小提供與設(shè)備無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)塊大小磁盤的訪問(wèn)是以扇區(qū)為單位，但不同的磁盤可能磁盤的訪問(wèn)是以扇區(qū)為單位，但不同的磁盤可能會(huì)有不同的扇區(qū)大小，因此，設(shè)備獨(dú)立的會(huì)有不同

25、的扇區(qū)大小，因此，設(shè)備獨(dú)立的I/OI/O軟件軟件可以向上層掩蓋這一事實(shí)，并提供統(tǒng)一的邏輯塊可以向上層掩蓋這一事實(shí)，并提供統(tǒng)一的邏輯塊大小，例如，它可以將若干個(gè)物理扇區(qū)合并成一大小，例如，它可以將若干個(gè)物理扇區(qū)合并成一個(gè)邏輯塊，這樣，對(duì)于上層的軟件來(lái)說(shuō)，它們所個(gè)邏輯塊，這樣，對(duì)于上層的軟件來(lái)說(shuō)，它們所面對(duì)的都是一些抽象的設(shè)備，這些設(shè)備都使用相面對(duì)的都是一些抽象的設(shè)備，這些設(shè)備都使用相同大小的邏輯塊。同大小的邏輯塊。6262 緩沖技術(shù)緩沖技術(shù)w 基本思想：在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的基本思想：在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的I/O操作時(shí)，為緩解操作時(shí)，為緩解CPU與外部設(shè)備之間速度不匹配的矛盾，提高資源利用與外部設(shè)備之間速度不匹配的

26、矛盾，提高資源利用率，在內(nèi)存中開(kāi)辟一個(gè)空間，用作率，在內(nèi)存中開(kāi)辟一個(gè)空間，用作緩沖區(qū)（緩沖區(qū)（36M、3、1）。63635.3.6 用戶空間的用戶空間的I/O軟件軟件雖然大多數(shù)的雖然大多數(shù)的I/O軟件都包含在操作系統(tǒng)中，但也有軟件都包含在操作系統(tǒng)中，但也有一小部分是與用戶程序進(jìn)行鏈接的庫(kù)函數(shù)，或者是一小部分是與用戶程序進(jìn)行鏈接的庫(kù)函數(shù)，或者是完全運(yùn)行在用戶空間的程序。完全運(yùn)行在用戶空間的程序。v 庫(kù)函數(shù)：如庫(kù)函數(shù)：如C語(yǔ)言里與語(yǔ)言里與I/O有關(guān)的庫(kù)函數(shù)有關(guān)的庫(kù)函數(shù)write、read等，它們實(shí)質(zhì)上只是將它們的參數(shù)再傳遞給等，它們實(shí)質(zhì)上只是將它們的參數(shù)再傳遞給系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)，并由后者來(lái)完成實(shí)際的系

27、統(tǒng)調(diào)用函數(shù)，并由后者來(lái)完成實(shí)際的I/O操作；操作；v Spooling技術(shù)：在多道系統(tǒng)中，一種處理獨(dú)占設(shè)技術(shù)：在多道系統(tǒng)中，一種處理獨(dú)占設(shè)備的方法。備的方法。6464Spooling技術(shù)技術(shù)w 利用利用假脫機(jī)技術(shù)假脫機(jī)技術(shù)（SPOOLing, Simultaneous Peripheral Operation On Line, 也稱虛擬設(shè)備技術(shù)）也稱虛擬設(shè)備技術(shù)）可把獨(dú)占設(shè)備轉(zhuǎn)變成具有共享特征的虛擬設(shè)備，從可把獨(dú)占設(shè)備轉(zhuǎn)變成具有共享特征的虛擬設(shè)備，從而提高設(shè)備利用率。而提高設(shè)備利用率。w 基本思想：在多道系統(tǒng)中，對(duì)于一個(gè)獨(dú)占的設(shè)備，基本思想：在多道系統(tǒng)中，對(duì)于一個(gè)獨(dú)占的設(shè)備，專門利用一道程序（

28、專門利用一道程序（SPOOLing程序）來(lái)完成對(duì)該程序）來(lái)完成對(duì)該設(shè)備的設(shè)備的I/O操作。操作。Application AApplication BSPOOLingProgramDeviceVirtual I/OActual I/O6565w 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 高速的虛擬高速的虛擬I/O操作：應(yīng)用程序的虛擬操作：應(yīng)用程序的虛擬I/O比實(shí)比實(shí)際際I/O速度提高，縮短應(yīng)用程序的執(zhí)行時(shí)間。另速度提高，縮短應(yīng)用程序的執(zhí)行時(shí)間。另一方面，程序的虛擬一方面，程序的虛擬I/O操作時(shí)間和實(shí)際操作時(shí)間和實(shí)際I/O操操作時(shí)間分離開(kāi)來(lái)。作時(shí)間分離開(kāi)來(lái)。 實(shí)現(xiàn)對(duì)獨(dú)占設(shè)備的共享：由實(shí)現(xiàn)對(duì)獨(dú)占設(shè)備的共享：由Spooling程

29、序提供虛程序提供虛擬設(shè)備，可以對(duì)獨(dú)占設(shè)備依次共享使用。擬設(shè)備，可以對(duì)獨(dú)占設(shè)備依次共享使用。w 舉例：打印機(jī)是一種獨(dú)占設(shè)備，可用舉例：打印機(jī)是一種獨(dú)占設(shè)備，可用Spooling技術(shù)技術(shù) 創(chuàng)建一個(gè)創(chuàng)建一個(gè)Spooling進(jìn)程進(jìn)程 (后臺(tái)打印程序后臺(tái)打印程序, daemon)和一個(gè)和一個(gè)Spooling目錄。當(dāng)進(jìn)程需要打印一個(gè)文件目錄。當(dāng)進(jìn)程需要打印一個(gè)文件時(shí)，首先生成將要打印的文件，并放入時(shí)，首先生成將要打印的文件，并放入Spooling目錄，然后由目錄，然后由daemon進(jìn)程來(lái)負(fù)責(zé)打印。進(jìn)程來(lái)負(fù)責(zé)打印。66665.4 磁盤磁盤磁盤的硬件；磁盤的硬件；磁盤格式化；磁盤格式化；磁盤調(diào)度算法；磁盤調(diào)度

30、算法；出錯(cuò)處理。出錯(cuò)處理。67675.4.1 磁盤的硬件磁盤的硬件w 磁盤的硬件結(jié)構(gòu)：磁盤（軟盤和硬盤）由一個(gè)或多磁盤的硬件結(jié)構(gòu)：磁盤（軟盤和硬盤）由一個(gè)或多個(gè)金屬盤片組成，這些盤片組合固定在一根旋轉(zhuǎn)軸個(gè)金屬盤片組成，這些盤片組合固定在一根旋轉(zhuǎn)軸上，由同一個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。每個(gè)盤片有上下兩個(gè)盤面，上，由同一個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。每個(gè)盤片有上下兩個(gè)盤面，在盤面上涂有磁性材料，信息就記錄在這些盤面上。在盤面上涂有磁性材料，信息就記錄在這些盤面上。在每個(gè)盤面上方，都有一個(gè)磁頭，它固定在一個(gè)磁在每個(gè)盤面上方，都有一個(gè)磁頭，它固定在一個(gè)磁頭臂上，而磁頭臂又固定在一個(gè)傳動(dòng)裝置上。通過(guò)頭臂上，而磁頭臂又固定在一個(gè)傳動(dòng)裝置上

31、。通過(guò)磁頭的讀寫裝置，磁盤上的信息可以被寫入、讀出磁頭的讀寫裝置，磁盤上的信息可以被寫入、讀出和修改。和修改。6868磁道磁道扇區(qū)扇區(qū)柱面柱面讀寫磁頭讀寫磁頭磁頭臂磁頭臂盤片盤片傳動(dòng)裝置傳動(dòng)裝置旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)軸移動(dòng)方向移動(dòng)方向6969w 磁道磁道：當(dāng)傳動(dòng)裝置固定在某個(gè)位置時(shí)，若盤面旋轉(zhuǎn)：當(dāng)傳動(dòng)裝置固定在某個(gè)位置時(shí)，若盤面旋轉(zhuǎn)一圈，磁頭所能訪問(wèn)的圓環(huán)區(qū)域；一圈，磁頭所能訪問(wèn)的圓環(huán)區(qū)域；w 柱面柱面：在所有盤面上，半徑相同的所有磁道即組成：在所有盤面上，半徑相同的所有磁道即組成一個(gè)柱面；一個(gè)柱面；w 扇區(qū)扇區(qū)：每一個(gè)磁道被劃分為若干個(gè)扇區(qū)；：每一個(gè)磁道被劃分為若干個(gè)扇區(qū)；w 磁盤的訪問(wèn)過(guò)程磁盤的訪問(wèn)過(guò)

32、程：以扇區(qū)作為最小的尋址和存取單：以扇區(qū)作為最小的尋址和存取單位。首先移動(dòng)傳動(dòng)裝置，通過(guò)它來(lái)移動(dòng)磁頭，從而位。首先移動(dòng)傳動(dòng)裝置，通過(guò)它來(lái)移動(dòng)磁頭，從而定位正確的柱面。然后選中相應(yīng)的磁頭，等我們想定位正確的柱面。然后選中相應(yīng)的磁頭，等我們想要的扇區(qū)正好路過(guò)這個(gè)磁頭正下方的時(shí)候，就可以要的扇區(qū)正好路過(guò)這個(gè)磁頭正下方的時(shí)候，就可以對(duì)它進(jìn)行訪問(wèn)了。對(duì)它進(jìn)行訪問(wèn)了。7070w如何寫一個(gè)字節(jié)？讀修改寫如何寫一個(gè)字節(jié)？讀修改寫 讀入包含該字節(jié)的扇區(qū)；讀入包含該字節(jié)的扇區(qū)； 修改該字節(jié)；修改該字節(jié)； 把整個(gè)扇區(qū)寫回到磁盤；把整個(gè)扇區(qū)寫回到磁盤；7171參數(shù)參數(shù)IBM 360-KB軟盤軟盤Barracuda 1

33、80硬盤硬盤柱面數(shù)柱面數(shù)4024247磁道數(shù)磁道數(shù) 柱面柱面224扇區(qū)扇區(qū) 磁道磁道9609(平均平均)扇區(qū)扇區(qū) 磁盤磁盤72035742000字節(jié)數(shù)字節(jié)數(shù) 扇區(qū)扇區(qū)512512磁盤容量磁盤容量360KB181GB柱面定位柱面定位(相鄰相鄰)6毫秒毫秒0.8毫秒毫秒柱面定位柱面定位(平均平均)77毫秒毫秒7.4毫秒毫秒旋轉(zhuǎn)時(shí)間旋轉(zhuǎn)時(shí)間200毫秒毫秒8.33毫秒毫秒馬達(dá)啟馬達(dá)啟/停時(shí)間停時(shí)間250毫秒毫秒20秒秒扇區(qū)傳送時(shí)間扇區(qū)傳送時(shí)間22毫秒毫秒17微秒微秒7272虛擬磁盤地址虛擬磁盤地址w 物理地址：柱面號(hào)、盤面號(hào)（磁頭號(hào)）、扇區(qū)號(hào)；物理地址：柱面號(hào)、盤面號(hào)（磁頭號(hào)）、扇區(qū)號(hào)；這隱含著兩個(gè)約

34、束條件：每個(gè)柱面上的盤面?zhèn)€數(shù)都這隱含著兩個(gè)約束條件：每個(gè)柱面上的盤面?zhèn)€數(shù)都是一樣的；每個(gè)磁道上的扇區(qū)個(gè)數(shù)都是一樣的。是一樣的；每個(gè)磁道上的扇區(qū)個(gè)數(shù)都是一樣的。w 考慮到半徑不同的磁道，其圓環(huán)區(qū)域的考慮到半徑不同的磁道，其圓環(huán)區(qū)域的面積不同面積不同，現(xiàn)代磁盤在設(shè)計(jì)時(shí)，把所有磁道按半徑大小，劃分現(xiàn)代磁盤在設(shè)計(jì)時(shí)，把所有磁道按半徑大小，劃分為若干個(gè)環(huán)帶，在不同環(huán)帶上，每個(gè)磁道所劃分的為若干個(gè)環(huán)帶，在不同環(huán)帶上，每個(gè)磁道所劃分的扇區(qū)數(shù)是不一樣的，這就違背了第二個(gè)約束條件；扇區(qū)數(shù)是不一樣的，這就違背了第二個(gè)約束條件；w 虛擬地址：把每個(gè)磁道多少個(gè)扇區(qū)等物理細(xì)節(jié)隱藏虛擬地址：把每個(gè)磁道多少個(gè)扇區(qū)等物理細(xì)節(jié)

35、隱藏在設(shè)備內(nèi)部，對(duì)外提供統(tǒng)一的虛擬地址在設(shè)備內(nèi)部，對(duì)外提供統(tǒng)一的虛擬地址(x, y, z)，即，即虛擬的柱面號(hào)、盤面號(hào)和扇區(qū)號(hào)，對(duì)內(nèi)再將其映射虛擬的柱面號(hào)、盤面號(hào)和扇區(qū)號(hào)，對(duì)內(nèi)再將其映射為實(shí)際的柱面、盤面和扇區(qū)（由控制器完成）。為實(shí)際的柱面、盤面和扇區(qū)（由控制器完成）。7373物理扇區(qū)分布物理扇區(qū)分布虛擬扇區(qū)分布虛擬扇區(qū)分布32 4 + 16 4 = 19224 8 = 19274745.4.2 磁盤格式化磁盤格式化w 硬盤的格式化可分為三個(gè)步驟，即低級(jí)格式化、分硬盤的格式化可分為三個(gè)步驟，即低級(jí)格式化、分區(qū)和高級(jí)格式化。區(qū)和高級(jí)格式化。w 低級(jí)格式化：標(biāo)出低級(jí)格式化：標(biāo)出磁道磁道和和扇區(qū)扇區(qū)

36、，在相鄰的扇區(qū)之間，在相鄰的扇區(qū)之間有狹窄的間隙隔開(kāi)。一個(gè)扇區(qū)的格式是：相位編碼有狹窄的間隙隔開(kāi)。一個(gè)扇區(qū)的格式是：相位編碼（preamble）數(shù)據(jù)區(qū)糾錯(cuò)碼（）數(shù)據(jù)區(qū)糾錯(cuò)碼（ECC）。）。F 相位編碼：以某個(gè)特定的位組合模式開(kāi)始，向相位編碼：以某個(gè)特定的位組合模式開(kāi)始，向硬件表明這是一個(gè)新扇區(qū)的開(kāi)始。還包括柱面硬件表明這是一個(gè)新扇區(qū)的開(kāi)始。還包括柱面號(hào)、扇區(qū)號(hào)、扇區(qū)大小等類似信息；號(hào)、扇區(qū)號(hào)、扇區(qū)大小等類似信息；F 數(shù)據(jù)區(qū)：由格式化程序確定其大小，一般數(shù)據(jù)區(qū)：由格式化程序確定其大小，一般512；F 糾錯(cuò)碼：包含冗余信息，用來(lái)糾正讀取錯(cuò)誤；糾錯(cuò)碼：包含冗余信息，用來(lái)糾正讀取錯(cuò)誤；7575w 分區(qū)

37、分區(qū)：用分區(qū)軟件把整個(gè)硬盤劃分為若干個(gè)邏輯分：用分區(qū)軟件把整個(gè)硬盤劃分為若干個(gè)邏輯分區(qū)，每個(gè)分區(qū)可視為一個(gè)獨(dú)立的磁盤。在多數(shù)計(jì)算區(qū)，每個(gè)分區(qū)可視為一個(gè)獨(dú)立的磁盤。在多數(shù)計(jì)算機(jī)上，用第機(jī)上，用第0個(gè)扇區(qū)來(lái)存放一些系統(tǒng)啟動(dòng)代碼和一個(gè)扇區(qū)來(lái)存放一些系統(tǒng)啟動(dòng)代碼和一個(gè)分區(qū)表，記錄了每個(gè)分區(qū)的起始扇區(qū)和大小。個(gè)分區(qū)表，記錄了每個(gè)分區(qū)的起始扇區(qū)和大小。w 高級(jí)格式化高級(jí)格式化：對(duì)每一個(gè)邏輯分區(qū)，分別進(jìn)行一種高：對(duì)每一個(gè)邏輯分區(qū)，分別進(jìn)行一種高級(jí)格式化（即通常的格式化操作），生成一個(gè)引導(dǎo)級(jí)格式化（即通常的格式化操作），生成一個(gè)引導(dǎo)塊、空閑存儲(chǔ)管理結(jié)構(gòu)、根目錄和一個(gè)空白的文件塊、空閑存儲(chǔ)管理結(jié)構(gòu)、根目錄和一個(gè)

38、空白的文件系統(tǒng)。對(duì)不同的分區(qū)，可以使用不同的文件系統(tǒng)，系統(tǒng)。對(duì)不同的分區(qū)，可以使用不同的文件系統(tǒng)，如如FAT16、FAT32、NTFS等。等。76765.4.3 磁盤調(diào)度算法磁盤調(diào)度算法磁盤的訪問(wèn)是以扇區(qū)作為最小的尋址和存取單位，磁盤的訪問(wèn)是以扇區(qū)作為最小的尋址和存取單位，在訪問(wèn)一個(gè)磁盤扇區(qū)時(shí)，所需的時(shí)間主要有：在訪問(wèn)一個(gè)磁盤扇區(qū)時(shí)，所需的時(shí)間主要有： 柱面定位時(shí)間：磁頭在磁頭臂牽引下，移動(dòng)到指柱面定位時(shí)間：磁頭在磁頭臂牽引下，移動(dòng)到指定柱面的機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)間；定柱面的機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)間； 旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間：等待指定的扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭的正旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間：等待指定的扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭的正下方所需的機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)間；它與磁

39、盤轉(zhuǎn)速有關(guān)，下方所需的機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)間；它與磁盤轉(zhuǎn)速有關(guān)，如：軟盤轉(zhuǎn)速可為如：軟盤轉(zhuǎn)速可為600rpm(每分鐘轉(zhuǎn)速每分鐘轉(zhuǎn)速)，硬盤可，硬盤可為為7,200rpm至至10,000rpm； 數(shù)據(jù)傳送時(shí)間：從指定扇區(qū)讀寫數(shù)據(jù)的時(shí)間。數(shù)據(jù)傳送時(shí)間：從指定扇區(qū)讀寫數(shù)據(jù)的時(shí)間。7777方法方法1：合理地組織磁盤數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置合理地組織磁盤數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置。例子：磁盤的轉(zhuǎn)速為例子：磁盤的轉(zhuǎn)速為10,000rpm，每個(gè)磁道有，每個(gè)磁道有300個(gè)扇個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)有區(qū)，每個(gè)扇區(qū)有512字節(jié)，現(xiàn)要讀一個(gè)字節(jié)，現(xiàn)要讀一個(gè)150KB的文件。的文件。假設(shè)柱面定位假設(shè)柱面定位(平均平均)時(shí)間為時(shí)間為6.9毫秒，旋轉(zhuǎn)延遲毫秒，

40、旋轉(zhuǎn)延遲(平均平均)時(shí)時(shí)間為旋轉(zhuǎn)時(shí)間的一半間為旋轉(zhuǎn)時(shí)間的一半(3ms)，扇區(qū)數(shù)據(jù)傳送時(shí)間，扇區(qū)數(shù)據(jù)傳送時(shí)間17微秒；微秒；(1)文件由同一個(gè)磁道上的文件由同一個(gè)磁道上的300個(gè)連續(xù)扇區(qū)構(gòu)成：個(gè)連續(xù)扇區(qū)構(gòu)成：(2)文件由文件由300個(gè)隨機(jī)分布的扇區(qū)構(gòu)成：個(gè)隨機(jī)分布的扇區(qū)構(gòu)成：隨機(jī)分布時(shí)的訪問(wèn)時(shí)間為連續(xù)分布時(shí)的隨機(jī)分布時(shí)的訪問(wèn)時(shí)間為連續(xù)分布時(shí)的187倍。倍。如何提高磁盤訪問(wèn)速度？如何提高磁盤訪問(wèn)速度？6.9ms + 3ms + 6ms = 15.9ms; (why?)(6.9ms + 3ms + 0.017ms)*300 = 2975.1ms;7878方法方法2：磁盤調(diào)度。：磁盤調(diào)度。如何提高磁盤

41、訪問(wèn)速度？如何提高磁盤訪問(wèn)速度？w 對(duì)于大多數(shù)磁盤來(lái)說(shuō)，柱面定位時(shí)間（磁頭移動(dòng)時(shí)對(duì)于大多數(shù)磁盤來(lái)說(shuō)，柱面定位時(shí)間（磁頭移動(dòng)時(shí)間）在訪問(wèn)時(shí)間中占主要部分，因此減少平均的柱間）在訪問(wèn)時(shí)間中占主要部分，因此減少平均的柱面定位時(shí)間將有效地改進(jìn)系統(tǒng)的輸入輸出性能。面定位時(shí)間將有效地改進(jìn)系統(tǒng)的輸入輸出性能。w 基本思路：來(lái)自基本思路：來(lái)自不同進(jìn)程不同進(jìn)程的磁盤訪問(wèn)請(qǐng)求構(gòu)成一個(gè)的磁盤訪問(wèn)請(qǐng)求構(gòu)成一個(gè)隨機(jī)分布的請(qǐng)求隊(duì)列。磁盤調(diào)度的基本思路就是通隨機(jī)分布的請(qǐng)求隊(duì)列。磁盤調(diào)度的基本思路就是通過(guò)對(duì)這些過(guò)對(duì)這些I/O請(qǐng)求的執(zhí)行順序進(jìn)行調(diào)整，來(lái)減少整請(qǐng)求的執(zhí)行順序進(jìn)行調(diào)整，來(lái)減少整個(gè)請(qǐng)求隊(duì)列所對(duì)應(yīng)的平均柱面定位時(shí)間。個(gè)

42、請(qǐng)求隊(duì)列所對(duì)應(yīng)的平均柱面定位時(shí)間。w 磁盤調(diào)度算法：磁盤調(diào)度程序所采用的算法。磁盤調(diào)度算法：磁盤調(diào)度程序所采用的算法。誰(shuí)來(lái)做這件事情？誰(shuí)來(lái)做這件事情？79791. 先來(lái)先服務(wù)算法先來(lái)先服務(wù)算法w 先來(lái)先服務(wù)先來(lái)先服務(wù)(First-Come First-Served, FCFS)：按訪：按訪問(wèn)請(qǐng)求到達(dá)的先后順序來(lái)依次執(zhí)行。問(wèn)請(qǐng)求到達(dá)的先后順序來(lái)依次執(zhí)行。w 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、公平；優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、公平；w 缺點(diǎn)：效率不高。相鄰的兩次訪問(wèn)請(qǐng)求可能相距甚缺點(diǎn)：效率不高。相鄰的兩次訪問(wèn)請(qǐng)求可能相距甚遠(yuǎn)，從而使磁頭反復(fù)地移動(dòng)較長(zhǎng)的距離。遠(yuǎn)，從而使磁頭反復(fù)地移動(dòng)較長(zhǎng)的距離。w 舉例：假設(shè)一個(gè)磁盤總共有舉例：假設(shè)一個(gè)

43、磁盤總共有200個(gè)柱面，它們的編個(gè)柱面，它們的編號(hào)為號(hào)為0199，訪問(wèn)請(qǐng)求的到達(dá)順序?yàn)椋ㄖ嫣?hào)）：，訪問(wèn)請(qǐng)求的到達(dá)順序?yàn)椋ㄖ嫣?hào)）：98，183，37，122，14，124，65，67，磁頭的起，磁頭的起始位置在始位置在53，計(jì)算磁頭移動(dòng)總距離。，計(jì)算磁頭移動(dòng)總距離。8080（本圖摘自（本圖摘自Silberschatz, Galvin and Gagne： “Operating System Concepts” ）458514685108110592在在FCFS算法下，在算法下，在8次磁盤訪問(wèn)中，磁頭總共移動(dòng)次磁盤訪問(wèn)中，磁頭總共移動(dòng)的距離為的距離為640，平均的移動(dòng)距離為，平均的移動(dòng)距離為80。81812. 最短定位時(shí)間優(yōu)先最短定位時(shí)間優(yōu)先w 最短定位時(shí)間優(yōu)先最短定位時(shí)間優(yōu)先(Shortest Seek Time First, SSTF)：從訪問(wèn)請(qǐng)求隊(duì)列當(dāng)中，選擇從當(dāng)前磁頭位置出發(fā)，從訪問(wèn)請(qǐng)求隊(duì)列當(dāng)中，選擇從當(dāng)前磁頭位置出發(fā)，移動(dòng)最少的訪問(wèn)請(qǐng)求去執(zhí)行。移動(dòng)最少的訪問(wèn)請(qǐng)求去執(zhí)行。w 該算法的目標(biāo)是使每次磁頭移動(dòng)時(shí)間最少。它不一該算法的目標(biāo)是使每次磁頭移動(dòng)時(shí)間最少。它不一定是最短平均柱面定位時(shí)間，但比定是最短平均柱面定位時(shí)間，但比FCFS算法有更算法有更好的性能