設(shè)備管理系統(tǒng)培訓(xùn)

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(pán)設(shè)備管理第一頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/20231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(chǔ)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(qǐng)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(duì)I/O設(shè)備和設(shè)備控制器等硬件作一扼要的闡述。第二頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202321、I/O系統(tǒng)的組成總的來(lái)說(shuō)：需要用于輸入、輸出和存儲(chǔ)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通道第三頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202331）I/O設(shè)備的類(lèi)型I/O設(shè)備的類(lèi)型繁多，從OS的觀點(diǎn)，按其重要的性能指標(biāo)進(jìn)行分類(lèi)如下：按傳輸速率分類(lèi)：低速、中速、高速（鍵盤(pán)、打印機(jī)、磁盤(pán)）按信息交換的單位分類(lèi)：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(wú)結(jié)構(gòu)、速率低、不可尋址、中斷方式控制第四頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/20234按設(shè)備的共享屬性分類(lèi)：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?？蓪ぶ?、可隨機(jī)訪問(wèn)的色后備。磁盤(pán)。虛擬：使一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備變換為若干臺(tái)邏輯設(shè)備，供給若干用戶“同時(shí)使用”。第五頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202352）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(lái)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)。第六頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/20236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)控制第七頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/20237①I(mǎi)/O設(shè)備中的接口與控制器的接口有三種類(lèi)型的信號(hào)數(shù)據(jù)信號(hào)線(進(jìn)出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、緩沖后傳送)控制信號(hào)線(讀\寫(xiě)\移動(dòng)磁頭等控制)狀態(tài)信號(hào)線I/O設(shè)備信號(hào)數(shù)據(jù)緩沖轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)狀態(tài)控制邏輯控制第八頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/20238②設(shè)備控制器可編址，不同類(lèi)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)。第九頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/20239基本功能接收和識(shí)別CPU命令（控制寄存器：存放命令和參數(shù)）標(biāo)識(shí)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(shí)別（控制器識(shí)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)控制第十頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202310組成設(shè)備控制器與處理機(jī)的接口設(shè)備控制器與設(shè)備的接口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邏輯第十一頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202311I/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)接口連接一個(gè)設(shè)備。每個(gè)接口中都有數(shù)據(jù)、控制和狀態(tài)三種類(lèi)型的信號(hào)?？刂破髦械腎/O邏輯根據(jù)處理機(jī)發(fā)來(lái)的地址信號(hào)，去選擇一個(gè)設(shè)備接口。1個(gè)或n個(gè)1個(gè)或n個(gè)第十二頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202312I/O邏輯通過(guò)一組控制線與處理機(jī)交互，處理機(jī)利用該邏輯向控制器發(fā)送I/O命令。I/O邏輯對(duì)收到的命令進(jìn)行譯碼。CPU要啟動(dòng)一個(gè)設(shè)備時(shí)，將啟動(dòng)命令發(fā)送給控制器；同時(shí)通過(guò)地址線把地址發(fā)送給控制器控制器的I/O邏輯對(duì)收到的地址和命令進(jìn)行譯碼，再根據(jù)所譯出的命令選擇設(shè)備進(jìn)行控制。第十三頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202313③處理機(jī)與設(shè)備控制器間實(shí)現(xiàn)CPU與設(shè)備控制器之間的通信。共有三類(lèi)信號(hào)線：數(shù)據(jù)線：數(shù)據(jù)線通常與兩類(lèi)寄存器相連接，第一類(lèi)是數(shù)據(jù)寄存器；第二類(lèi)是控制/狀態(tài)寄存器。地址線控制線第十四頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/2023143）I/O通道①I(mǎi)/O通道設(shè)備的引入設(shè)備控制器已大大減少CPU對(duì)I/O的干預(yù)（如承擔(dān)了選擇設(shè)備，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、緩沖等功能）但當(dāng)主機(jī)的外設(shè)很多時(shí)，CPU的負(fù)擔(dān)仍然很重。為此又在CPU和設(shè)備控制器之間增設(shè)一個(gè)機(jī)構(gòu)：“通道”主要目的：建立更獨(dú)立的I/O操作，解放CPU。數(shù)據(jù)傳送的獨(dú)立I/0操作的組織、管理及結(jié)束處理也盡量獨(dú)立。設(shè)置通道后CPU只需向通道發(fā)送一條I/O指令即可不再干預(yù)后續(xù)操作。通道根據(jù)命令，形成通道程序，執(zhí)行I/O操作，完成后向CPU發(fā)中斷信號(hào)。第十五頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202315②通道類(lèi)型實(shí)際上I/O通道是一種特殊的處理機(jī)：指令類(lèi)型單一，只用于I/O操作；通道沒(méi)有內(nèi)存，它與CPU共享內(nèi)存。根據(jù)其控制的外圍設(shè)備的不同類(lèi)型，信息交換方式也可分為以下三種類(lèi)型：字節(jié)多路通道數(shù)組選擇通道數(shù)組多路通道第十六頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202316字節(jié)多路通道一個(gè)通道常通過(guò)多個(gè)子通道連接控制多個(gè)設(shè)備控制器。多個(gè)設(shè)備以字節(jié)為單位交叉輪流使用主通道傳輸自己的數(shù)據(jù)。（圖5-3）控制器A設(shè)備控制器B設(shè)備A1B1C1…A2B2C2A1A2…B1B2…主通道掃描子通道速率足夠快，子通道上的設(shè)備速率又不太高時(shí)，一般不丟失信息。適用于并行、低速設(shè)備第十七頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202317數(shù)組選擇通道為了適用高速設(shè)備，設(shè)置分配型子通道設(shè)備分配到通道后，一段時(shí)間內(nèi)一直獨(dú)占，直至設(shè)備傳送完畢釋放。利用率低。數(shù)組多路通道結(jié)合上述兩種方式。含多個(gè)非分配型子通道。數(shù)據(jù)傳送則按數(shù)組方式進(jìn)行。第十八頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202318③“瓶頸”問(wèn)題由于通道價(jià)格昂貴，致使數(shù)量較少，使它成為I/O系統(tǒng)的瓶頸，進(jìn)而造成系統(tǒng)吞吐量的下降。如下例所示：存儲(chǔ)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7第十九頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202319解決“瓶頸”問(wèn)題最有效的辦法便是增加設(shè)備到主機(jī)間的通路而不增加通道，如下圖所示：存儲(chǔ)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)備第二十頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202320如圖所示，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的各部件，如CPU、存儲(chǔ)器以及各種I/O設(shè)備之間的聯(lián)系，都是通過(guò)總線來(lái)實(shí)現(xiàn)的。總線的性能用總線的“時(shí)鐘頻率”、“帶寬”和相應(yīng)的總線“傳輸速率”等指標(biāo)來(lái)衡量。CPU存儲(chǔ)器磁盤(pán)控制器打印機(jī)控制器其他控制器磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器打印機(jī)系統(tǒng)總線*微機(jī)I/O系統(tǒng)中的總線結(jié)構(gòu)第二十一頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202321總線的發(fā)展過(guò)程ISA和EISA總線ISA（IndustryStandardArchitecture）總線EISA（ExtendedISA）總線局部總線（LocalBus）VESA（VideoElectronicStandard）總線PCI（PeripheralComponentInterface）總線第二十二頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/2023222、I/O控制方式程序I/O方式中斷驅(qū)動(dòng)I/O方式直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)DMA（字節(jié)—塊）I/O通道控制方式（組織傳送的獨(dú)立）宗旨：減少主機(jī)對(duì)I/O控制的干預(yù)，將CPU從繁雜的I/O控制事物中解脫出來(lái)。第二十三頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/2023231）程序I/O方式處理機(jī)對(duì)I/O設(shè)備的控制采取程序I/O方式，或稱(chēng)為忙—等待方式向控制器發(fā)送一條I/O指令啟動(dòng)輸入設(shè)備輸入數(shù)據(jù)時(shí)，要同時(shí)把狀態(tài)寄存器中的忙/閑標(biāo)志置為1。然后不斷測(cè)試標(biāo)志。當(dāng)為1時(shí)，表示輸入機(jī)尚未輸完一個(gè)字，處理機(jī)應(yīng)繼續(xù)對(duì)該標(biāo)志測(cè)試，直到它為0，表明數(shù)據(jù)已輸入到控制器的數(shù)據(jù)寄存器中。處理機(jī)將數(shù)據(jù)取出送入內(nèi)存單元，便完成了一個(gè)字的I/O。在程序I/O方式中，由于CPU高速而I/O設(shè)備低速致使CPU極大浪費(fèi)。注：程序I/O方式也稱(chēng)作程序查詢方式或輪詢方式。第二十四頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202324程序I/O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(chǔ)器中寫(xiě)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第二十五頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/2023252）中斷驅(qū)動(dòng)I/O方式CPU向相應(yīng)的設(shè)備控制器發(fā)出一條I/O命令然后立即返回繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的任務(wù)。設(shè)備控制器于是按照命令的要求去控制指定I/O設(shè)備。這時(shí)CPU與I/O設(shè)備并行操作。I/O設(shè)備輸入數(shù)據(jù)中，無(wú)需CPU干預(yù)，因而可使CPU與I/O設(shè)備并行工作。從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的資源利用率及吞吐量。第二十六頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202326中斷控制方式流程圖向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(chǔ)器中寫(xiě)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做其它事中斷第二十七頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/2023273）直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)DMA方式中斷方式比程序I/O方式更有效，但仍以字（節(jié)）為單位進(jìn)行I/O，每當(dāng)完成一個(gè)字（節(jié)），控制器便要請(qǐng)求一次中斷。CPU還是存在頻繁的中斷處理操作。DMA（DirectMemoryAccess）控制方式的引入直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)方式。第二十八頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202328①該方式的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝皇菙?shù)據(jù)塊；所傳送的數(shù)據(jù)是從設(shè)備直接送入內(nèi)存的，或者相反；不需要CPU操作。CPU干預(yù)進(jìn)一步減少：僅在傳送一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)塊的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)，才需CPU干預(yù)，整塊數(shù)據(jù)的傳送是在控制器的控制下完成的?？梢?jiàn)DMA方式又是成百倍的減少了CPU對(duì)I/O的干預(yù)，進(jìn)一步提高了CPU與I/O設(shè)備的并行操作程度。第二十九頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202329DMA方式示意圖向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→CPU第三十頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202330②DMA控制器的組成DMA控制器由三部分組成：主機(jī)與DMA控制器的接口；DMA控制器與塊設(shè)備的接口；I/O控制邏輯。如下頁(yè)圖。第三十一頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202331DMA控制器的示意圖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控制器命令第三十二頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202332DMA控制器中的寄存器為實(shí)現(xiàn)主機(jī)與控制器之間塊數(shù)據(jù)的直接交換，必須設(shè)置如下四類(lèi)寄存器：數(shù)據(jù)寄存器DR：暫存設(shè)備到內(nèi)存或從內(nèi)存到設(shè)備的數(shù)據(jù)。內(nèi)存地址寄存器MAR：它存放把數(shù)據(jù)從設(shè)備傳送到內(nèi)存的起始的目標(biāo)地址或內(nèi)存原地址。數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器DC：存放本次CPU要讀或?qū)懙淖郑ü?jié)）數(shù)。命令/狀態(tài)寄存器CR：用于接收從CPU發(fā)來(lái)的I/O命令或有關(guān)控制和狀態(tài)信息。第三十三頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202333③DMA工作過(guò)程CPU先向磁盤(pán)控制器發(fā)送一條讀命令。該命令被送到命令寄存器CR中。同時(shí)需發(fā)送本次要將數(shù)據(jù)讀入的內(nèi)存起始目標(biāo)地址，該地址被送入MAR中；將磁盤(pán)中的原地址直接送入DMA控制器的I/O控制邏輯上。要讀數(shù)據(jù)的字?jǐn)?shù)則送入數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器DC中啟動(dòng)DMA控制器，按其控制邏輯開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送DMA控制器讀入一個(gè)數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)寄存器DR中，然后傳到內(nèi)存中；接著MAR+1,DC-1，判斷DC是否為0,如否，繼續(xù)，反之控制器發(fā)中斷請(qǐng)求，傳送完畢。以磁盤(pán)讀數(shù)據(jù)為例第三十四頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202334DMA工作方式流程圖設(shè)置AR和DC初值啟動(dòng)DMA傳送命令挪用存儲(chǔ)器周期傳送數(shù)據(jù)字存儲(chǔ)器地址增1字計(jì)數(shù)寄存器減1DC=0?請(qǐng)求中斷在繼續(xù)執(zhí)行用戶程序的同時(shí)，準(zhǔn)備又一次傳送第三十五頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/2023354）I/O通道控制方式DMA適用于讀一個(gè)連續(xù)的數(shù)據(jù)塊；如一次讀多個(gè)數(shù)據(jù)塊到內(nèi)存不同區(qū)域，須由CPU分別發(fā)送多條I/O指令、進(jìn)行多次DMA中斷處理。DMA方式的發(fā)展，引入I/O通道控制方式，實(shí)現(xiàn)為對(duì)一組數(shù)據(jù)塊的讀（寫(xiě)）及有關(guān)的控制和管理為單位的干預(yù)。進(jìn)一步減少CPU的干預(yù)此時(shí)，CPU只需發(fā)一條I/O指令，通道程序的首地址及要訪問(wèn)設(shè)備即可。*CPU、通道和I/O設(shè)備三者的并行操作，提高整系統(tǒng)資源利用率。第三十六頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202336通道程序通道通過(guò)執(zhí)行通道程序，與設(shè)備控制器共同實(shí)現(xiàn)對(duì)I/O設(shè)備的控制。通道程序由一系列通道指令構(gòu)成。通道指令一般包含下列信息：操作碼。規(guī)定指令所執(zhí)行的操作。內(nèi)存地址。計(jì)數(shù)。表示本指令所要操作的字節(jié)數(shù)。通道程序結(jié)束位。用以表示程序是否結(jié)束。記錄結(jié)束標(biāo)志。表示該指令是否與下條指令有關(guān)。第三十七頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202337內(nèi)存設(shè)備CPU緩沖區(qū)數(shù)據(jù)控制器（中斷、DMA）通道有”控制器”或”通道”的幫助后CPU可解放去做其他事物，提高了利用率。但分析單個(gè)程序內(nèi)的執(zhí)行CPU計(jì)算工作需等待后續(xù)數(shù)據(jù)輸入才可繼續(xù)CPU計(jì)算需等待數(shù)據(jù)輸入完才能計(jì)算，雖然數(shù)據(jù)輸入不需CPU干預(yù)，但CPU的解放也只是能去做其他程序，需切換工作，還是會(huì)產(chǎn)生開(kāi)銷(xiāo)。一進(jìn)程中“CPU計(jì)算速度”和“設(shè)備I/O速度”存在不匹配的矛盾。解決：CPU進(jìn)行當(dāng)前計(jì)算時(shí)，進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)的輸入（先不需CPU干預(yù)的存在一個(gè)地方——緩沖區(qū)）。第三十八頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/2023383、緩沖管理利用不同的I/O控制方式減少CPU對(duì)輸入輸出的干預(yù)，提高利用率；但速度方面還存在問(wèn)題，為了緩和CPU和I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾，提高CPU和I/O設(shè)備的并行性，在現(xiàn)代OS中，幾乎所有的I/O設(shè)備與處理機(jī)交換數(shù)據(jù)時(shí)，都用了緩沖區(qū)。第三十九頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202339引入緩沖區(qū)的主要原因：緩和CPU與I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾。緩沖區(qū)數(shù)據(jù)成批傳入內(nèi)存，減少對(duì)CPU的中斷頻率，放寬對(duì)CPU中斷響應(yīng)時(shí)間的限制。最終，提高CPU和I/O設(shè)備之間的并行性。使用緩沖區(qū)的方式：1）單緩沖、多緩沖2）循環(huán)緩沖3）緩沖池（BufferPool）第四十頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/2023401）單緩沖與多緩沖單緩沖（SingleBuffer）每當(dāng)用戶進(jìn)程發(fā)出一I/O請(qǐng)求時(shí)，字符設(shè)備輸入時(shí)，緩沖區(qū)用于暫存用戶輸入/輸出的一行數(shù)據(jù)；塊設(shè)備輸入類(lèi)似，對(duì)成塊數(shù)據(jù)處理。以輸入數(shù)據(jù)為例，比較三個(gè)時(shí)間：數(shù)據(jù)輸入緩沖區(qū)用時(shí)T、從緩沖送入到用戶內(nèi)存區(qū)用時(shí)M、CPU計(jì)算用時(shí)C。單緩沖下，T、C可并行。所以輸入用時(shí)： max（T、C）+MOS在主存中為之分配一個(gè)緩沖區(qū)。CPU和外設(shè)輪流使用，一方處理完后等待對(duì)方處理。第四十一頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202341T1M1C1T2M2C2T3M3C3單緩沖雙緩沖T1M1C1T2M2C2T3M3C3TM①T1M1②T2M2第四十二頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202342雙緩沖（DoubleBuffer）進(jìn)一步加快輸入和輸出速度，提高設(shè)備利用率雙緩沖區(qū)機(jī)制，也稱(chēng)為緩沖對(duì)換（BufferSwapping）輸入：先將數(shù)據(jù)送入第一緩沖區(qū)，裝滿后便轉(zhuǎn)向第二緩沖區(qū)。讀出：OS從第一緩沖區(qū)中移出數(shù)據(jù)，并送入用戶進(jìn)程。接著由CPU對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。兩個(gè)緩沖區(qū)，CPU和外設(shè)都可以連續(xù)處理無(wú)需等待對(duì)方。要求CPU和外設(shè)的速度相近。第四十三頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202343雙機(jī)通訊時(shí)緩沖區(qū)的設(shè)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，任意時(shí)刻都只能實(shí)現(xiàn)單方向的數(shù)據(jù)傳輸，而絕不允許雙方同時(shí)向?qū)Ψ桨l(fā)送數(shù)據(jù)。為實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸，必須在兩臺(tái)機(jī)器中都設(shè)置兩個(gè)緩沖區(qū)，一個(gè)用作發(fā)送緩沖區(qū)，另一個(gè)用作接受緩沖區(qū)。第四十四頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/2023442）循環(huán)緩沖(circularbuffer)輸入與輸出速度基本相匹配，采用雙緩沖能獲得較好的效果，基本上能并行操作。但若兩者的速度相差甚遠(yuǎn)，雙緩沖的效果仍不夠理想；So：增加緩沖區(qū)數(shù)量，引入多緩沖機(jī)制。組織形式：循環(huán)緩沖、緩沖池。增加多個(gè)緩沖區(qū)，CPU和外設(shè)的處理速度可以相差較大。第四十五頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202345①循環(huán)緩沖的組成多個(gè)緩沖區(qū)。循環(huán)緩沖有多個(gè)大小相同的緩沖區(qū)。三種類(lèi)型緩沖區(qū)：用于裝輸入數(shù)據(jù)的空緩沖區(qū)R裝滿數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)G計(jì)算進(jìn)程正在使用的現(xiàn)行工作緩沖區(qū)C多個(gè)指針。指示計(jì)算進(jìn)程正在使用的緩沖區(qū)C的指針Current指示計(jì)算進(jìn)程下一個(gè)可取的緩沖區(qū)G的指針Nextg指示輸入進(jìn)程下次可放的緩沖區(qū)R的指針Nexti第四十六頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202346循環(huán)緩沖的組成示意圖162534RRGGCGNextiNextgcurrent第四十七頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202347②循環(huán)緩沖區(qū)的使用計(jì)算進(jìn)程(CPU)和輸入進(jìn)程(I/O操作)可利用兩個(gè)過(guò)程來(lái)使用循環(huán)緩沖區(qū)。主要就是利用指針，操作上述不同類(lèi)型緩沖區(qū)Getbuf過(guò)程：使用緩沖區(qū)時(shí)，可調(diào)用該過(guò)程（取：從Nextg取，設(shè)置current，nextg下移一個(gè)。放：使用nexti，nexti下移一個(gè)）Releasebuf過(guò)程：當(dāng)計(jì)算進(jìn)程把C緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)提取完畢時(shí)，便調(diào)用該過(guò)程將緩沖區(qū)G釋放。當(dāng)輸入進(jìn)程把緩沖區(qū)裝滿時(shí)，也調(diào)用該進(jìn)程將緩沖區(qū)釋放。第四十八頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202348③進(jìn)程同步輸入進(jìn)程和計(jì)算進(jìn)程并行執(zhí)行，如何控制相應(yīng)的兩個(gè)指針不斷順時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)，這樣就可能出現(xiàn)兩種情況：Nexti趕上Nextg。意味著輸入速度大于計(jì)算速度，緩沖區(qū)滿，此情況稱(chēng)為系統(tǒng)受計(jì)算限制。Nextg趕上Nexti。意味著輸入速度低于計(jì)算速度，緩沖區(qū)空，此情況稱(chēng)為系統(tǒng)受I/O限制。第四十九頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/2023493）緩沖池（BufferPool）上述的緩沖區(qū)僅適用于某特定的I/O進(jìn)程和計(jì)算進(jìn)程，因而它們屬于專(zhuān)用緩沖。（每個(gè)進(jìn)程都要維護(hù)自己的一個(gè)循環(huán)緩沖區(qū)）當(dāng)系統(tǒng)較大時(shí)，許多這樣的循環(huán)緩沖，不僅消耗大量?jī)?nèi)存空間，而且利用率不高。為提高緩沖區(qū)的利用率，目前廣泛流行緩沖池，在池中設(shè)置多個(gè)可供若干個(gè)進(jìn)程共享的緩沖區(qū)。第五十頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202350系統(tǒng)設(shè)置多個(gè)緩沖區(qū)，形成一個(gè)緩沖池。池中緩沖區(qū)為系統(tǒng)中所有的進(jìn)程共享使用（如UNIX系統(tǒng)在塊設(shè)備管理中設(shè)置了一個(gè)15個(gè)緩沖區(qū)組成的緩沖池）組織形式：隊(duì)列及隊(duì)列指針也是雙方向緩沖技術(shù)；緩沖區(qū)整體利用率高。第五十一頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202351①緩沖池的組成對(duì)于既可輸入又可輸出的公用緩沖池，至少應(yīng)含有下列三種類(lèi)型的緩沖區(qū)：空緩沖區(qū)；裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)；裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)； 為方便管理，將上述類(lèi)型相同的緩沖區(qū)連成隊(duì)列空緩沖區(qū)隊(duì)列輸入隊(duì)列輸出隊(duì)列第五十二頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202352使用兩個(gè)過(guò)程注意，是有同步控制的隊(duì)列操作過(guò)程每隊(duì)設(shè)置一個(gè)互斥信號(hào)量MS；判斷每個(gè)隊(duì)列是否有可用的緩沖區(qū)，需一個(gè)資源信號(hào)量RS。獲取緩沖區(qū)時(shí)P（RS），釋放時(shí)V（RS）。Getbuf：Putbuf：第五十三頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202353②緩沖區(qū)的工作方式四種工作方式：收容輸入：Getbuf(emq),hin；輸入數(shù)據(jù)填入一空緩沖區(qū)；Putbuf(inq,hin)提取輸入：Getbuf(inq),sin；從輸入緩沖隊(duì)列中取出一數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容；Putbuf(emq,sin)收容輸出：Getbuf(emq),hout；輸出數(shù)據(jù)填入一空緩沖區(qū)；Putbuf(outq,hout)提取輸出：Getbuf(outq),sout；從輸出緩沖隊(duì)列中取一數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容；Putbuf(emq,sout)工作緩沖區(qū)有四種：收容輸入數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū)；收容輸出數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū)；提取輸入數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū)；提取輸出數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū)；緩沖池hinsout磁盤(pán)打印機(jī)sinhout內(nèi)存用戶程序emq…inq…outq…第五十四頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202354多道環(huán)境下，系統(tǒng)中設(shè)備是所有進(jìn)程共享的。要防止無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)，提高外設(shè)資源的利用率。所以，除解決基本設(shè)備處理問(wèn)題，還需由OS進(jìn)行統(tǒng)一、合理的設(shè)備分配。4、設(shè)備分配第五十五頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/2023551）設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)記錄相應(yīng)設(shè)備或控制器的狀態(tài)，及對(duì)設(shè)備或控制器進(jìn)行控制所需的信息。所需數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：設(shè)備控制表控制器控制表通道控制表系統(tǒng)設(shè)備表第五十六頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202356①設(shè)備控制表（DCT）系統(tǒng)為每一設(shè)備都配置一張記錄本設(shè)備的情況。設(shè)備類(lèi)型type設(shè)備標(biāo)識(shí)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(qǐng)求該設(shè)備而阻塞的進(jìn)程的PCB組成的隊(duì)列。第五十七頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202357②控制器控制表（COCT）控制器標(biāo)識(shí)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)為每一控制器都配置一張記錄本控制器的情況。③通道控制表CHCT通道標(biāo)識(shí)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)尾指針第五十八頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202358④系統(tǒng)設(shè)備表（SDT）表目1表目i設(shè)備類(lèi)型設(shè)備標(biāo)識(shí)符DCT驅(qū)動(dòng)程序入口系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)程對(duì)設(shè)備的請(qǐng)求進(jìn)行設(shè)備分配的過(guò)程：SDTDCTCOCTCHCT細(xì)節(jié)考慮第五十九頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202359設(shè)備固有屬性：獨(dú)占、共享、獨(dú)占但可虛擬。根據(jù)屬性采取不同分配策略。設(shè)備分配算法，常采用兩種：FCFS優(yōu)先級(jí)高者優(yōu)先設(shè)備分配的安全性：進(jìn)程開(kāi)始I/O后就阻塞直到I/O完成。不“請(qǐng)求和保持”（安全的）；允許連續(xù)I/O請(qǐng)求，是不安全的，此類(lèi)分配方式需進(jìn)行安全性檢查。設(shè)備獨(dú)立性2）設(shè)備分配需考慮的因素第六十頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202360設(shè)備獨(dú)立性（無(wú)關(guān)性）DeviceIndependence指用戶編程序時(shí)所用設(shè)備（邏輯上的）與實(shí)際設(shè)備無(wú)關(guān)；好處：設(shè)備分配時(shí)的靈活性

3個(gè)物理設(shè)備（如打印機(jī)），程序中申請(qǐng)一臺(tái)打印機(jī)，執(zhí)行時(shí)不拘泥必須是某臺(tái)（如第2個(gè)）打印機(jī)易于實(shí)現(xiàn)I/O重定向

指用于I/O操作的設(shè)備可以更換（重定向），而不必改變應(yīng)用程序。程序調(diào)試、運(yùn)行中的“打印”，可通過(guò)修改邏輯設(shè)備表的顯示終端，實(shí)現(xiàn)不同時(shí)候的不同的設(shè)備使用。第六十一頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202361引入兩個(gè)概念：邏輯設(shè)備：用戶應(yīng)用程序中請(qǐng)求的設(shè)備物理設(shè)備：系統(tǒng)實(shí)際執(zhí)行時(shí)使用的設(shè)備設(shè)備分配時(shí)需實(shí)現(xiàn)：邏輯設(shè)備地址映射到物理設(shè)備地址設(shè)備設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)備獨(dú)立性軟件用戶層程序：read,write基本硬件控制所有設(shè)備的公有操作：獨(dú)立設(shè)備的分配與回收邏輯設(shè)備映射為物理設(shè)備設(shè)備保護(hù)緩沖管理差錯(cuò)控制給上層的接口第六十二頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202362邏輯設(shè)備名物理設(shè)備名驅(qū)動(dòng)程序入口地址/dev/tty21024/dev/printer52046…邏輯設(shè)備名到物理設(shè)備名的映射邏輯設(shè)備表LUT（LogicalUnitTable）LUT的設(shè)置問(wèn)題整個(gè)系統(tǒng)設(shè)置一張LUT（設(shè)備重名問(wèn)題）為每個(gè)用戶設(shè)置一張LUT，記入各自PCB。第六十三頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/2023633）獨(dú)占設(shè)備的分配過(guò)程基本分配步驟（一個(gè)有通道的例子）：分配設(shè)備：根據(jù)請(qǐng)求設(shè)備名，查找SDT，找到DCT；狀態(tài)、安全性等因素都可能導(dǎo)致本申請(qǐng)進(jìn)程阻塞，掛入DCT等待隊(duì)列中。分配控制器通過(guò)1步分配設(shè)備后，從DCT找到COCT；檢查COCT狀態(tài)字，若忙碌，進(jìn)程PCB掛到其等待隊(duì)列分配通道COCT找到CHCT判斷狀態(tài)，…第六十四頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202364設(shè)備分配程序的改進(jìn)增加設(shè)備的獨(dú)立性進(jìn)程使用邏輯設(shè)備名提出I/O請(qǐng)求。系統(tǒng)從SDT中依次找下去，直到找到一個(gè)該類(lèi)設(shè)備中空閑可用的進(jìn)行分配。考慮多通路情況控制器、通道也是反復(fù)查找，直到找到一條通路。第六十五頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/2023654）設(shè)備分配中的虛擬技術(shù)

——SPOOLing技術(shù)虛擬性是OS的四大特征之一。多道程序技術(shù)將一臺(tái)物理CPU虛擬為多臺(tái)邏輯CPU，實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶共享一臺(tái)主機(jī)；如何將一臺(tái)物理I/O設(shè)備虛擬為多臺(tái)邏輯I/O設(shè)備，允許多個(gè)用戶共享“同時(shí)使用”？第六十六頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202366返回假脫機(jī)技術(shù)多道程序技術(shù)引入后，可專(zhuān)門(mén)利用一道程序（SPOOLing程序）模擬脫機(jī)輸入/輸出工作的外圍機(jī)，完成設(shè)備的I/O操作。稱(chēng)這種聯(lián)機(jī)情況下實(shí)現(xiàn)的同時(shí)外圍操作為SPOOLing技術(shù)（SimultaneausPeriphernalOperatingOn—Line，或稱(chēng)為假脫機(jī)操作）多道是前提，還需高速、大容量、可隨機(jī)存取的外存支持。第六十七頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202367SPOOLing系統(tǒng)的組成輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸入井輸出井磁盤(pán)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模擬的外圍機(jī)（軟防硬）以CPU的視角，就把磁盤(pán)當(dāng)設(shè)備第六十八頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202368SPOOLing系統(tǒng)的組成主要有三大部分（如下頁(yè)圖）輸入井和輸出井：磁盤(pán)上開(kāi)辟兩大存儲(chǔ)空間。輸入井模擬脫機(jī)輸入的磁盤(pán)設(shè)備，輸出井模擬脫機(jī)輸出時(shí)的磁盤(pán)。輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)：為緩解速度矛盾，內(nèi)存中開(kāi)辟兩大緩沖空間，輸入緩沖區(qū)暫存輸入設(shè)備送來(lái)的數(shù)據(jù)，再送給輸入井；輸出緩沖區(qū)暫存輸出井送來(lái)的數(shù)據(jù)，再送輸出設(shè)備。輸入進(jìn)程和輸出進(jìn)程。用一進(jìn)程模擬脫機(jī)輸入時(shí)外圍設(shè)備控制器的功能，把低速輸入設(shè)備上的數(shù)據(jù)傳送到高速磁盤(pán)上；用另一進(jìn)程模擬脫機(jī)輸出時(shí)外圍設(shè)備控制器的功能，把數(shù)據(jù)從磁盤(pán)上傳送到低速輸出設(shè)備上。第六十九頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202369共享打印機(jī)打印機(jī)屬于獨(dú)占設(shè)備，利用SPOOLing技術(shù)可將其改造為一臺(tái)可供多個(gè)用戶共享的設(shè)備。見(jiàn)P167說(shuō)明：核心就是不能交叉打印的數(shù)據(jù)，虛擬的打印在磁盤(pán)的輸出井上（而磁盤(pán)的非獨(dú)占性解決了打印機(jī)不能方便共享的問(wèn)題）。有打印輸出請(qǐng)求的進(jìn)程申請(qǐng)“請(qǐng)求打印表”。數(shù)據(jù)虛擬打印到“輸出井”Spooling程序再按“請(qǐng)求表隊(duì)列”分配真正的打印機(jī)打印數(shù)據(jù)。第七十頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202370SPOOLing系統(tǒng)的特點(diǎn)提高了I/O的速度。利用輸入輸出井模擬成脫機(jī)輸入輸出，緩和了CPU和I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾。將獨(dú)占設(shè)備改造為共享設(shè)備。并沒(méi)有為進(jìn)程分配設(shè)備，而是為進(jìn)程分配一存儲(chǔ)區(qū)和建立一張I/O請(qǐng)求表。最終，實(shí)現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能。多個(gè)進(jìn)程可“同時(shí)”使用一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備。第七十一頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/2023715、設(shè)備處理設(shè)備處理程序：即驅(qū)動(dòng)程序。I/O設(shè)備與控制器間的通信程序。（與硬件密切相關(guān)，每類(lèi)設(shè)備配備一種驅(qū)動(dòng)程序）驅(qū)動(dòng)的功能和特點(diǎn)驅(qū)動(dòng)程序的處理過(guò)程中斷處理程序的處理過(guò)程自學(xué)P167~第七十二頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/2023726、磁盤(pán)存儲(chǔ)器管理磁盤(pán)性能簡(jiǎn)述磁盤(pán)調(diào)度方法磁盤(pán)高速緩存提高速度的其他方法第七十三頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/2023731）磁盤(pán)性能簡(jiǎn)述首先與格式有關(guān)數(shù)據(jù)的組織和格式盤(pán)片、面、磁道、扇區(qū)為方便處理，每條磁道存儲(chǔ)容量相同，每個(gè)磁道上的每個(gè)扇區(qū)相當(dāng)于一個(gè)盤(pán)塊。磁盤(pán)”格式化”的過(guò)程就是按規(guī)定的格式規(guī)劃盤(pán)塊。如溫盤(pán)格式：P172每道30個(gè)扇區(qū)，每扇600個(gè)字節(jié)。512字節(jié)用于存放數(shù)據(jù)，其余存放控制信息。標(biāo)識(shí)符字段：標(biāo)識(shí)一個(gè)扇區(qū)的信息記錄； 1+2+1+1+3bytes數(shù)據(jù)字段：每個(gè)扇區(qū)存放數(shù)據(jù)的空間。數(shù)據(jù)前后還有若干特定功能字節(jié)。 1+512+2bytesIDfield（7bytes）Datafield（515bytes）第七十四頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202374與速度有關(guān)磁盤(pán)類(lèi)型固定磁頭（每道一磁頭）移動(dòng)磁頭（每盤(pán)一磁頭）訪問(wèn)時(shí)間的計(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)間的比例最小，磁盤(pán)讀寫(xiě)速度的提高要選擇合適的調(diào)度算法，減少前兩項(xiàng)用時(shí)，使所有作業(yè)的磁盤(pán)處理時(shí)間均衡。第七十五頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/2023752）磁盤(pán)調(diào)度方法對(duì)所有請(qǐng)求訪問(wèn)磁盤(pán)的進(jìn)程進(jìn)行合理調(diào)度，使對(duì)磁盤(pán)的平均訪問(wèn)時(shí)間最小。目標(biāo)：使平均尋道時(shí)間最少。算法：FCFS最短尋道時(shí)間優(yōu)先SSTF掃描算法SCAN（磁盤(pán)電梯調(diào)度算法）循環(huán)掃描算法CSCANN-Step-SCAN算法FSCAN算法第七十六頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202376①FCFS多個(gè)進(jìn)程的磁盤(pán)I/O請(qǐng)求構(gòu)成一個(gè)隨機(jī)分布的請(qǐng)求隊(duì)列。磁盤(pán)I/O執(zhí)行順序按磁盤(pán)請(qǐng)求的先后順序。設(shè)開(kāi)始位置為53第七十七頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202377②最短尋道時(shí)間優(yōu)先SSTF選擇從當(dāng)前磁頭位置出發(fā)移動(dòng)最少的磁盤(pán)I/O請(qǐng)求使每次磁頭移動(dòng)時(shí)間最少。不一定是最短平均柱面定位時(shí)間，但比FIFO算法有更好的性能。對(duì)中間的磁道有利，但可能會(huì)有進(jìn)程處于饑餓狀態(tài)（I/O請(qǐng)求總不被執(zhí)行）。第七十八頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202378FCFS SSTF訪問(wèn)的下一磁道號(hào)移動(dòng)距離（磁道數(shù)）5545583391918219072160701501038112184146平均尋道長(zhǎng)度55.3訪問(wèn)的下一磁道號(hào)移動(dòng)距離（磁道數(shù)）90105832553391638118201501321601018424平均尋道長(zhǎng)度27.5設(shè)當(dāng)前在100磁道上；進(jìn)程要求的訪問(wèn)順序：55，58，39，18，90，160，150，38，184第七十九頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202379③掃描算法SCAN（磁盤(pán)電梯調(diào)度算法）SSTF會(huì)導(dǎo)致“饑餓”現(xiàn)象總選擇最近的磁道訪問(wèn)，遠(yuǎn)磁道請(qǐng)求的進(jìn)程會(huì)長(zhǎng)時(shí)間得不到執(zhí)行。改進(jìn)：考慮距離的同時(shí)，更優(yōu)先考慮方向SCAN算法規(guī)定磁頭移動(dòng)方向：自里向外，再自外向里移動(dòng)。后續(xù)的I/O磁道請(qǐng)求，哪個(gè)在規(guī)定方向上距離最近，就先執(zhí)行哪個(gè)。如當(dāng)前為100，后續(xù)要求55，86，95，180，165，105先由內(nèi)向外：選最近的105執(zhí)行，再判斷剩余的，選165，180。再由外向內(nèi)：95，86，55對(duì)55號(hào)磁道請(qǐng)求的進(jìn)程相對(duì)“饑餓”很久第八十頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202380循環(huán)掃描CSCANSCAN的錯(cuò)過(guò)問(wèn)題：容易錯(cuò)過(guò)與當(dāng)前磁道距離近，但方向不一致的磁道。修改：將SCAN規(guī)定的移動(dòng)方向改為“單向移動(dòng)”由里向外后，再由里向外。N-Step-SCAN前述算法共同問(wèn)題：“磁臂粘著”——磁頭靜止在一個(gè)磁道上，導(dǎo)致其它進(jìn)程無(wú)法及時(shí)進(jìn)行磁盤(pán)I/O。（高密度盤(pán)，某一進(jìn)程的讀寫(xiě)可能集中在某一磁道）改進(jìn)：將磁盤(pán)請(qǐng)求隊(duì)列分成長(zhǎng)為N的子隊(duì)列按FCFS選擇子隊(duì)列。隊(duì)列內(nèi)又按SCAN算法。處理子隊(duì)列過(guò)程中產(chǎn)生的新I/O請(qǐng)求放入其他隊(duì)列。N=1時(shí)，就是FCFS，N很大時(shí)就是SCAN。第八十一頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202381F-SCANN-Step-SCAN的簡(jiǎn)化：請(qǐng)求隊(duì)列只分為兩個(gè)子隊(duì)列當(dāng)前一個(gè)隊(duì)列，按SCAN算法執(zhí)行；掃描期間新生成的組成一個(gè)隊(duì)列，等待被掃描。第八十二頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/2023823）磁盤(pán)高速緩存內(nèi)存中劃出，對(duì)外存磁盤(pán)讀寫(xiě)進(jìn)行緩存的區(qū)域。4）其他提速方法提前讀延遲寫(xiě)優(yōu)化物理塊分布虛擬盤(pán)磁盤(pán)冗余陣列（高速、大容量磁盤(pán)系統(tǒng)）自學(xué)第八十三頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202383要點(diǎn)虛擬設(shè)備是指：通過(guò)虛擬技術(shù)將一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備改造成若干臺(tái)邏輯設(shè)備，供若干個(gè)用戶進(jìn)程同時(shí)使用。按信息交換單位分類(lèi)，可將設(shè)備分為：塊設(shè)備和字符設(shè)備。通道是：負(fù)責(zé)I/O的處理機(jī)。字節(jié)多路通道主要用作：連接大量的低速I(mǎi)/O設(shè)備。第八十四頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202384從資源分配的角度看，操作系統(tǒng)將外部設(shè)備分為：獨(dú)占型設(shè)備、共享型設(shè)備、虛擬設(shè)備。根據(jù)信息交換方式的不同，可以將通道分為：字節(jié)多路通道、數(shù)據(jù)選擇通道、數(shù)據(jù)多路通道。設(shè)備獨(dú)占性是指：應(yīng)用程序獨(dú)立于具體使用的物理設(shè)備。緩沖技術(shù)中的緩沖池在：主存中。第八十五頁(yè)，共九十三頁(yè)。4/30/202385進(jìn)行設(shè)備分配時(shí)所需要的數(shù)據(jù)表格主要有：設(shè)備控制表、設(shè)備控制器控制表、通道控制表和系統(tǒng)設(shè)備表。如果有多個(gè)中斷同時(shí)發(fā)生，系統(tǒng)將根據(jù)中斷優(yōu)先級(jí)響應(yīng)優(yōu)先級(jí)最高的中斷請(qǐng)求。若要調(diào)整中斷事件的響應(yīng)次序，可以利用：中斷屏蔽。在操作系統(tǒng)中，一種用空間換取時(shí)間的資