操作系統(tǒng) 第6章設(shè)備

1、2022-4-291第6章 輸入輸出系統(tǒng)（I/O）6.1 I/O6.1 I/O系統(tǒng)的功能、模型和接口系統(tǒng)的功能、模型和接口2022-4-292 I/OI/O系統(tǒng)系統(tǒng)是操作系統(tǒng)對計算機(jī)系統(tǒng)中除是操作系統(tǒng)對計算機(jī)系統(tǒng)中除CPUCPU和和內(nèi)存之外的外部設(shè)備進(jìn)行管理內(nèi)存之外的外部設(shè)備進(jìn)行管理。 操作系統(tǒng)設(shè)備管理是要，方便用戶使用設(shè)備、操作系統(tǒng)設(shè)備管理是要，方便用戶使用設(shè)備、提高設(shè)備利用率。提高設(shè)備利用率。 提高設(shè)備利用率的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)設(shè)備的提高設(shè)備利用率的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)設(shè)備的并行操作并行操作。一方面，諸設(shè)備要與一方面，諸設(shè)備要與CPUCPU并行，另一方面，諸設(shè)備并行，另一方面，諸設(shè)備間也要并行。間也要并行。

2、I/OI/O系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)整個整個I/O結(jié)構(gòu)分成三個層次：底層是具體的設(shè)備和硬件接結(jié)構(gòu)分成三個層次：底層是具體的設(shè)備和硬件接口，中間是系統(tǒng)軟件（與設(shè)備相關(guān)軟件、與設(shè)備無關(guān)軟件），口，中間是系統(tǒng)軟件（與設(shè)備相關(guān)軟件、與設(shè)備無關(guān)軟件），最上面是用戶程序。最上面是用戶程序。 打印機(jī)打印機(jī)攝像機(jī)攝像機(jī)硬盤硬盤設(shè)備設(shè)備打印機(jī)控制器打印機(jī)控制器攝像機(jī)控制器攝像機(jī)控制器磁盤控制器磁盤控制器打印機(jī)打印機(jī)驅(qū)動程序驅(qū)動程序攝像機(jī)攝像機(jī)驅(qū)動程序驅(qū)動程序磁盤磁盤驅(qū)動程序驅(qū)動程序I/O接口程序接口程序硬件接口硬件接口與設(shè)備與設(shè)備相關(guān)軟件相關(guān)軟件與設(shè)備與設(shè)備無關(guān)軟件無關(guān)軟件用戶程序用戶程序進(jìn)程進(jìn)程A進(jìn)程進(jìn)程

3、B進(jìn)程進(jìn)程C進(jìn)程進(jìn)程N(yùn)用戶用戶空間空間內(nèi)核內(nèi)核空間空間打印機(jī)打印機(jī)中斷處理程序中斷處理程序攝像機(jī)攝像機(jī)中斷處理程序中斷處理程序磁盤磁盤中斷處理程序中斷處理程序1. 設(shè)備的分類設(shè)備的分類2022-4-294（1 1）按設(shè)備的）按設(shè)備的使用特性使用特性分類分類 存儲設(shè)備、存儲設(shè)備、I/OI/O設(shè)備設(shè)備 （2 2）按信息的）按信息的組織方式組織方式分類分類 塊設(shè)備塊設(shè)備：磁盤、磁帶等：磁盤、磁帶等 字符設(shè)備字符設(shè)備：每次傳送字符數(shù)據(jù)，如鍵盤。：每次傳送字符數(shù)據(jù)，如鍵盤。6.2 I/06.2 I/0設(shè)備和設(shè)備控制器設(shè)備和設(shè)備控制器設(shè)備的分類設(shè)備的分類2022-4-29Page 5(3)(3)按傳輸速率

4、分類按傳輸速率分類低速設(shè)備 每秒幾個字節(jié)至數(shù)百字節(jié)鍵盤、鼠標(biāo)、語音輸入輸出設(shè)備等中速設(shè)備每秒數(shù)千至數(shù)萬字節(jié)行式打印機(jī)、激光打印機(jī)等高速設(shè)備每秒數(shù)百K至數(shù)十M字節(jié)磁盤機(jī)、磁帶機(jī)、光盤機(jī)等2022-4-2962. 設(shè)備與控制器之間的接口設(shè)備與控制器之間的接口 通常，設(shè)備并不是直接與通常，設(shè)備并不是直接與CPU進(jìn)行通信，而是進(jìn)行通信，而是與設(shè)備控制器通信。與設(shè)備控制器通信。 因此，在設(shè)備中應(yīng)含有與設(shè)備控制器的接口。因此，在設(shè)備中應(yīng)含有與設(shè)備控制器的接口。2022-4-29Page 7設(shè)備與控制器之間的接口數(shù)據(jù)信號線用于在設(shè)備和設(shè)備控制器之間傳送數(shù)據(jù)信號控制信號線作為由設(shè)備控制器向I/O設(shè)備發(fā)送控制信

5、號（規(guī)定設(shè)備應(yīng)執(zhí)行的操作）時的通路狀態(tài)信號線用于傳送指示設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)的信號緩緩沖沖轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換器器控控制制邏邏輯輯信信號號數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)信信號號線線狀狀態(tài)態(tài)信信號號線線控控制制信信號號線線至至設(shè)設(shè)備備控控制制器器I/O設(shè)設(shè)備備設(shè)備控制器設(shè)備控制器是是CPUCPU與與I/OI/O設(shè)備之間的設(shè)備之間的接口接口由外界輸入的信號由外界輸入的信號經(jīng)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后送經(jīng)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后送入緩沖器，數(shù)據(jù)達(dá)入緩沖器，數(shù)據(jù)達(dá)到一定的字符數(shù)后，到一定的字符數(shù)后，再從緩沖器通過一再從緩沖器通過一組數(shù)據(jù)信號線送到組數(shù)據(jù)信號線送到控制器控制器從設(shè)備控制器經(jīng)過從設(shè)備控制器經(jīng)過數(shù)據(jù)信號線傳送來數(shù)據(jù)信號線傳送來的數(shù)據(jù)先暫存在緩的數(shù)據(jù)先

6、暫存在緩沖器，經(jīng)轉(zhuǎn)換器經(jīng)沖器，經(jīng)轉(zhuǎn)換器經(jīng)過適當(dāng)轉(zhuǎn)換后，逐過適當(dāng)轉(zhuǎn)換后，逐個字符輸出個字符輸出信號規(guī)定設(shè)信號規(guī)定設(shè)備要執(zhí)行的備要執(zhí)行的操作操作指示設(shè)備當(dāng)指示設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)，正前狀態(tài)，正在讀、寫或在讀、寫或完成完成2.設(shè)備控制器2022-4-298 設(shè)備控制器的組成數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器控制/狀態(tài)控制/狀態(tài)寄存器寄存器數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線I/O邏輯邏輯控制器控制器與設(shè)備與設(shè)備接口1接口1控制器控制器與設(shè)備與設(shè)備接口接口i數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)狀態(tài)狀態(tài)控制控制數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)狀態(tài)狀態(tài)控制控制地址線地址線控制線控制線CPU與控制器接口與控制器接口控制器與設(shè)備接口控制器與設(shè)備接口2.設(shè)備控制器2022-4-299基本功能接收和識別命令應(yīng)

7、有控制寄存器存放接受的命令和參數(shù)，并對其譯碼 數(shù)據(jù)交換 實(shí)現(xiàn)CPU與控制器、控制器與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，需設(shè)置數(shù)據(jù)寄存器標(biāo)識和報告設(shè)備的狀態(tài)：需設(shè)置狀態(tài)寄存器地址識別 識別所控制的設(shè)備，需設(shè)置地址譯碼器數(shù)據(jù)緩沖 ：解決I/O設(shè)備速率低的問題差錯控制 ：對I/O設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)6.4 6.4 設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)備驅(qū)動程序6.4.3 對I/O設(shè)備的控制方式2022-4-29101.1.程序查詢程序查詢/ /輪詢方式輪詢方式 用戶進(jìn)程直接控制用戶進(jìn)程直接控制CPUCPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送。與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送。當(dāng)用戶進(jìn)程需要使用某一外設(shè)輸入當(dāng)用戶進(jìn)程需要使用某一外設(shè)輸入/ /輸出數(shù)據(jù)時，它輸出數(shù)據(jù)時，它

8、通過通過CPUCPU向外設(shè)發(fā)出一條向外設(shè)發(fā)出一條I/OI/O指令啟動外設(shè)，然后在指令啟動外設(shè)，然后在外設(shè)上進(jìn)行外設(shè)上進(jìn)行I/OI/O數(shù)據(jù)處理的過程中，數(shù)據(jù)處理的過程中，進(jìn)程循環(huán)測試外進(jìn)程循環(huán)測試外設(shè)是否處理完畢設(shè)是否處理完畢(busy=0)(busy=0)，如果完畢就再啟動下一，如果完畢就再啟動下一次的傳送，直到傳送結(jié)束。次的傳送，直到傳送結(jié)束。設(shè)備設(shè)備內(nèi)存內(nèi)存 或或 設(shè)備設(shè)備CPUCPU2022-4-2911向向I/O控制器控制器發(fā)讀命令發(fā)讀命令讀讀I/O控制器控制器的狀態(tài)的狀態(tài)檢查檢查狀態(tài)？狀態(tài)？從從I/O控制器控制器中讀入字中讀入字向存儲器向存儲器中寫字中寫字傳送傳送完成？完成？未未就就

9、緒緒就緒就緒出錯出錯CPUI/OI/OCPUI/OCPUCPU內(nèi)存內(nèi)存下條指令下條指令完成完成未完未完(a) 程序程序I/O方式方式2022-4-2912缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：CPUCPU與外設(shè)之間只能串行工作。與外設(shè)之間只能串行工作。CPUCPU在絕大多數(shù)在絕大多數(shù)時間內(nèi)都處于循環(huán)測試的忙等待狀態(tài)，使得時間內(nèi)都處于循環(huán)測試的忙等待狀態(tài)，使得CPUCPU的利用率極低。的利用率極低。由于一段時間內(nèi)由于一段時間內(nèi)CPUCPU只能與一臺外設(shè)交換數(shù)據(jù)，只能與一臺外設(shè)交換數(shù)據(jù)，因此因此多臺外設(shè)之間也只能串行工作多臺外設(shè)之間也只能串行工作。 程序查詢方式只適用于程序查詢方式只適用于CPUCPU執(zhí)行速度較慢且外設(shè)較少

10、執(zhí)行速度較慢且外設(shè)較少的系統(tǒng)。的系統(tǒng)。2.2.中斷控制方式中斷控制方式2022-4-2913向向I/O控制器控制器發(fā)讀命令發(fā)讀命令讀讀I/O控制器控制器的狀態(tài)的狀態(tài)檢查檢查狀態(tài)？狀態(tài)？從從I/O控制控制器中讀字器中讀字向內(nèi)存向內(nèi)存中寫字中寫字傳送傳送完成？完成？就緒就緒出錯出錯CPUI/OI/OCPUI/OCPUCPU內(nèi)存內(nèi)存下條指令下條指令完成完成未完未完中斷中斷CPU(b) 中斷驅(qū)動方式中斷驅(qū)動方式做其它事做其它事2022-4-2915特點(diǎn)：特點(diǎn)： CPUCPU與外設(shè)并行工作，也可外設(shè)間并行工作，大與外設(shè)并行工作，也可外設(shè)間并行工作，大大提高了系統(tǒng)效率。大提高了系統(tǒng)效率。1.1.僅適宜于慢

11、速的字符設(shè)備，中斷次數(shù)頻繁僅適宜于慢速的字符設(shè)備，中斷次數(shù)頻繁( (數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)緩沖寄存器小緩沖寄存器小, ,滿即產(chǎn)生中斷滿即產(chǎn)生中斷) )，系統(tǒng)開銷大，系統(tǒng)開銷大（在中斷處理上）。（在中斷處理上）。3.DMA3.DMA方式方式2022-4-2916 在外設(shè)與內(nèi)存間直接開辟一個數(shù)據(jù)通道，在外設(shè)與內(nèi)存間直接開辟一個數(shù)據(jù)通道，由由DMAC(DMADMAC(DMA控制器控制器) )來控制它們之間的成批來控制它們之間的成批數(shù)據(jù)傳送。數(shù)據(jù)傳送。2022-4-2917特點(diǎn)特點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝皇菙?shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝皇菙?shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊所傳送的數(shù)據(jù)是所傳送的數(shù)據(jù)是從設(shè)備直接送入內(nèi)存從設(shè)備直接送入內(nèi)存的，或者相反的，或者

12、相反僅在傳送一個或多個數(shù)據(jù)塊的僅在傳送一個或多個數(shù)據(jù)塊的開始和結(jié)束開始和結(jié)束時才需時才需CPU干干預(yù)預(yù)除了具有中斷機(jī)構(gòu)外，還增加了除了具有中斷機(jī)構(gòu)外，還增加了DMA控制器控制器數(shù)據(jù)傳送方向、存放數(shù)據(jù)的內(nèi)存地址及傳送數(shù)據(jù)長度需數(shù)據(jù)傳送方向、存放數(shù)據(jù)的內(nèi)存地址及傳送數(shù)據(jù)長度需CPU控制控制每個設(shè)備需配置一個每個設(shè)備需配置一個DMA控制器控制器DMADMA方式方式2022-4-2918設(shè)置設(shè)置MAR和和DC初值初值啟動啟動DMA傳送命令傳送命令挪用存儲器周期傳挪用存儲器周期傳送數(shù)據(jù)字送數(shù)據(jù)字存儲器地址增存儲器地址增1字計數(shù)寄存器減字計數(shù)寄存器減1DC0?請求中斷請求中斷在繼續(xù)執(zhí)行用戶在繼續(xù)執(zhí)行用戶程

13、序的同時程序的同時, ,準(zhǔn)準(zhǔn)備又一次傳送備又一次傳送否否是是內(nèi)存地址寄存器內(nèi)存地址寄存器MAR數(shù)據(jù)存放到內(nèi)存的數(shù)據(jù)存放到內(nèi)存的起起始目標(biāo)地址始目標(biāo)地址數(shù)據(jù)計數(shù)器數(shù)據(jù)計數(shù)器DC要讀或?qū)懙淖郑ü?jié)）要讀或?qū)懙淖郑ü?jié)）數(shù)數(shù)2022-4-2919與中斷方式的區(qū)別：與中斷方式的區(qū)別：1 1）中斷方式是在）中斷方式是在數(shù)據(jù)寄存器滿數(shù)據(jù)寄存器滿的時候發(fā)出中斷請求，的時候發(fā)出中斷請求，DMADMA方式是在方式是在數(shù)據(jù)傳送結(jié)束時數(shù)據(jù)傳送結(jié)束時發(fā)出中斷請求。發(fā)出中斷請求。2 2）中斷方式中的中斷處理程序）中斷方式中的中斷處理程序負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳送負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳送( (取走取走數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)) )，DMADMA方式中的中斷處理程序方

14、式中的中斷處理程序做做I/OI/O的結(jié)束工的結(jié)束工作作。 DMADMA方式適合連續(xù)數(shù)據(jù)塊的傳送。方式適合連續(xù)數(shù)據(jù)塊的傳送。4 4 通道控制方式通道控制方式2022-4-2920通道是一個獨(dú)立于通道是一個獨(dú)立于cpucpu的專管輸入輸出控制的處理機(jī)的專管輸入輸出控制的處理機(jī)有自己簡單的指令系統(tǒng)，只有數(shù)據(jù)傳送指令和設(shè)備有自己簡單的指令系統(tǒng)，只有數(shù)據(jù)傳送指令和設(shè)備控制指令控制指令主要目的是為了建立獨(dú)立的主要目的是為了建立獨(dú)立的I/OI/O操作，使有關(guān)對操作，使有關(guān)對I/OI/O操作的組織、管理及其結(jié)束處理也獨(dú)立于操作的組織、管理及其結(jié)束處理也獨(dú)立于CPUCPUCPUCPU向向I/OI/O通道發(fā)送通道

15、發(fā)送I/OI/O命令，由通道執(zhí)行程序命令，由通道執(zhí)行程序通道與一般處理機(jī)的區(qū)別通道與一般處理機(jī)的區(qū)別指令單一指令單一沒有獨(dú)立的內(nèi)存沒有獨(dú)立的內(nèi)存 2022-4-2921通道的種類通道的種類字節(jié)多路：以字節(jié)為單位傳送數(shù)據(jù)，低速設(shè)字節(jié)多路：以字節(jié)為單位傳送數(shù)據(jù)，低速設(shè)備備數(shù)組選擇：一次只能控制一臺數(shù)組選擇：一次只能控制一臺I/OI/O設(shè)備；以塊設(shè)備；以塊為單位或成批傳送數(shù)據(jù)；高速設(shè)備為單位或成批傳送數(shù)據(jù)；高速設(shè)備數(shù)組多路：數(shù)組多路： 傳輸速度快，通道利用率高，可傳輸速度快，通道利用率高，可連接多臺高中速設(shè)備連接多臺高中速設(shè)備2022-4-2922設(shè)備1設(shè)備1控制器控制器1控制器控制器2通道通道1通

16、道通道2存儲器存儲器設(shè)備2設(shè)備2設(shè)備3設(shè)備3設(shè)備4設(shè)備46.5.3 6.5.3 設(shè)備分配設(shè)備分配2022-4-29231.1.設(shè)備分配的原則：設(shè)備分配的原則：總原則：總原則：考慮設(shè)備的固有屬性，充分發(fā)揮設(shè)備的使用考慮設(shè)備的固有屬性，充分發(fā)揮設(shè)備的使用效率效率，盡可能的讓設(shè)備忙，又要避免由于不合理的分，盡可能的讓設(shè)備忙，又要避免由于不合理的分配方法造成進(jìn)程死鎖；把用戶程序和具體的物理設(shè)備配方法造成進(jìn)程死鎖；把用戶程序和具體的物理設(shè)備隔離開來。隔離開來。2.2.設(shè)備分配策略：設(shè)備分配策略：先請求先分配先請求先分配優(yōu)先級高者先分配優(yōu)先級高者先分配設(shè)備分配時應(yīng)考慮的因素設(shè)備分配時應(yīng)考慮的因素設(shè)備的固有

17、屬性獨(dú)占性一段時間內(nèi)，只允許一個進(jìn)程獨(dú)占，大多數(shù)低度速/設(shè)備都屬于獨(dú)享設(shè)備共享性允許多個進(jìn)程同時共享，如磁盤、磁鼓之類的外存儲器，既具有很能大的存儲容量，其定位操作的時間又短可虛擬性獨(dú)占設(shè)備經(jīng)某種技術(shù)處理，改造成虛擬設(shè)備，把一臺輸入機(jī)虛擬為幾臺“虛擬”的輸入機(jī)。例如：為了提高設(shè)備利用率引入了脫機(jī)輸入輸出或采用SPOOLing技術(shù)，變一臺為“多臺設(shè)備”缺點(diǎn)：設(shè)備得缺點(diǎn)：設(shè)備得不到充分利用，不到充分利用，可能產(chǎn)生死鎖可能產(chǎn)生死鎖設(shè)備分配時應(yīng)考慮的因素設(shè)備分配時應(yīng)考慮的因素設(shè)備分配獨(dú)占設(shè)備防止死鎖共享設(shè)備由于同時有多個進(jìn)程同時訪問，且訪問頻繁，就會影響整個設(shè)備使用效率，影響系統(tǒng)效率。因此要考慮多個訪

18、問請求到達(dá)時服務(wù)的順序，使平均服務(wù)時間越短越好。注意各進(jìn)程的訪問次序進(jìn)行合理調(diào)度虛擬設(shè)備2022-4-29263.3.設(shè)備分配中的安全性設(shè)備分配中的安全性安全分配方式安全分配方式每當(dāng)進(jìn)程發(fā)出每當(dāng)進(jìn)程發(fā)出I/OI/O請求后，便進(jìn)入阻塞狀態(tài)，請求后，便進(jìn)入阻塞狀態(tài)，I/OI/O操作操作完成后喚醒完成后喚醒優(yōu)點(diǎn)：摒棄了優(yōu)點(diǎn)：摒棄了 “請求和保持請求和保持”條件，不會產(chǎn)生死鎖條件，不會產(chǎn)生死鎖不安全分配方式不安全分配方式 進(jìn)程發(fā)出進(jìn)程發(fā)出I/OI/O請求后仍繼續(xù)運(yùn)行，繼續(xù)申請請求后仍繼續(xù)運(yùn)行，繼續(xù)申請I/OI/O設(shè)備設(shè)備優(yōu)點(diǎn)：可操作多個設(shè)備，推進(jìn)迅速優(yōu)點(diǎn)：可操作多個設(shè)備，推進(jìn)迅速6.7 6.7 緩沖技

19、術(shù)緩沖技術(shù)2022-4-2927 緩沖是用來緩和緩沖是用來緩和CPUCPU與外設(shè)之間以及設(shè)與外設(shè)之間以及設(shè)備與設(shè)備之間備與設(shè)備之間速度不匹配速度不匹配的矛盾，提高的矛盾，提高CPUCPU和和I/OI/O設(shè)備的并行性。設(shè)備的并行性。1 1 緩沖的引入緩沖的引入采用緩沖技術(shù)的目的主要在于：采用緩沖技術(shù)的目的主要在于：2022-4-29281).1).用來緩和用來緩和CPUCPU與與I/OI/O設(shè)備之間設(shè)備之間速度不匹配速度不匹配的矛盾。的矛盾。2).2).提高提高CPUCPU和和I/OI/O設(shè)備的并行性。設(shè)備的并行性。3).3).有效減少對有效減少對CPUCPU的中斷次數(shù)，放寬對的中斷次數(shù)，放寬對

20、CPUCPU中斷響中斷響應(yīng)時間的限制。應(yīng)時間的限制。 比如：字符設(shè)備比如：字符設(shè)備 無緩沖：傳輸一個字符需要中斷一次無緩沖：傳輸一個字符需要中斷一次 有緩沖：傳輸有緩沖：傳輸100100個字符只需要中斷一次個字符只需要中斷一次4).4).解決生產(chǎn)和消費(fèi)數(shù)據(jù)粒度不匹配的問題解決生產(chǎn)和消費(fèi)數(shù)據(jù)粒度不匹配的問題2022-4-29291位緩沖位緩沖9.6 Kb/s(a)中斷中斷CPU的頻率為的頻率為9.6Kb/s，每，每100 s中斷一次中斷一次CPUCPU必須在必須在100 s內(nèi)響應(yīng)，否則內(nèi)響應(yīng)，否則數(shù)據(jù)會被沖掉數(shù)據(jù)會被沖掉8位緩沖寄存器位緩沖寄存器送內(nèi)存送內(nèi)存9.6 Kb/s(b)中斷中斷CPU的

21、的頻率降低為頻率降低為9.6Kb/8 2022-4-29308位緩沖寄存器位緩沖寄存器9.6 Kb/s送內(nèi)存送內(nèi)存(c)每每800 s中中斷一次斷一次CPU2 緩沖的種類緩沖的種類 緩沖區(qū)分為緩沖區(qū)分為單緩沖、雙單緩沖、雙緩沖、環(huán)型緩沖、緩沖緩沖、環(huán)型緩沖、緩沖池池等，現(xiàn)代操作系統(tǒng)很等，現(xiàn)代操作系統(tǒng)很多采用緩沖池技術(shù)。緩多采用緩沖池技術(shù)。緩沖池將多個緩沖區(qū)組織沖池將多個緩沖區(qū)組織成多個緩沖隊(duì)列。成多個緩沖隊(duì)列。2022-4-2931緩沖區(qū)中的單緩沖和雙緩沖緩沖區(qū)中的單緩沖和雙緩沖2022-4-2932單緩沖和雙緩沖單緩沖和雙緩沖2022-4-29Page 33緩緩沖沖區(qū)區(qū)緩緩沖沖區(qū)區(qū)A機(jī)機(jī)B機(jī)

22、機(jī)(a) 單單緩緩沖沖發(fā)發(fā)送送緩緩沖沖區(qū)區(qū)接接收收緩緩沖沖區(qū)區(qū)接接收收緩緩沖沖區(qū)區(qū)發(fā)發(fā)送送緩緩沖沖區(qū)區(qū)A機(jī)機(jī)B機(jī)機(jī)(b) 雙雙緩緩沖沖只能實(shí)現(xiàn)單向只能實(shí)現(xiàn)單向的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸為了實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸，必須在兩臺機(jī)器中都設(shè)置兩個緩沖區(qū)，一個用作發(fā)送緩沖區(qū)，另一個用作接收緩沖區(qū)。循環(huán)緩沖循環(huán)緩沖2022-4-29Page 34RGGGRG165423NextiNextgRGGGRC165423NextiNextgcurrent類型：類型：R:空緩沖；空緩沖；G：滿緩沖；：滿緩沖；C：當(dāng)前緩沖：當(dāng)前緩沖本章小結(jié)本章小結(jié)2022-4-2935了解外設(shè)的分類；了解外設(shè)的分類；了解設(shè)備管理的功能；了解設(shè)備

23、管理的功能；理解幾種數(shù)據(jù)傳輸控制方式的不同（程序直接控制、理解幾種數(shù)據(jù)傳輸控制方式的不同（程序直接控制、中斷方式、中斷方式、DMADMA方式和通道方式）；方式和通道方式）；了解中斷中的相關(guān)概念；了解中斷中的相關(guān)概念；理解引入緩沖區(qū)的作用；理解引入緩沖區(qū)的作用；設(shè)備分配的原則和策略。設(shè)備分配的原則和策略。脫機(jī)輸入脫機(jī)輸入/ /輸出（輸出（Off-Line I/OOff-Line I/O）方式）方式硬件不斷發(fā)展，硬件不斷發(fā)展，CPU速度的提高、系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大，人機(jī)矛盾嚴(yán)重，如何解決？速度的提高、系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大，人機(jī)矛盾嚴(yán)重，如何解決？輸入設(shè)備外圍機(jī)磁盤主機(jī)外圍機(jī)輸出設(shè)備磁帶磁帶磁帶磁帶SPOOLingSPOOLing技術(shù)技術(shù)2022-4-29Page 37什么是SPOOLing技術(shù)為了緩和CPU的高速性與I/O設(shè)備低速性間的矛盾而引入了脫機(jī)輸入、 脫機(jī)輸出技術(shù)在多道程序環(huán)境下，其中的一道程序模擬脫機(jī)輸入時的外圍控制機(jī)功能在主機(jī)的直接控制下，實(shí)現(xiàn)脫機(jī)輸入、 輸出功能，此時的外圍操作與CPU對數(shù)據(jù)的處理同時進(jìn)行把這種在聯(lián)機(jī)情況下實(shí)現(xiàn)的同時外圍操作稱為SPOOLing(Simultaneaus Periphernal Operating On-Line)，或稱為假脫機(jī)操作SPOOLingSPOOLin