緩沖池的組成課件

第五章設備管理5.1I/O系統(tǒng)5.2I/O控制方式5.3緩沖管理5.4設備分配5.5設備處理第五章設備管理5.1I/O系統(tǒng)1上節(jié)回顧I/O設備分類：傳輸速率、信息單位、共享屬性設備控制器：功能組成I/O通道：通道類型，解決瓶頸問題I/O控制方式程序I/O中斷驅動DMA通道控制上節(jié)回顧I/O設備分類：傳輸速率、信息單位、共享屬性25.3緩沖管理5.3.1緩沖的引入緩和CPU與I/O設備間速度不匹配的矛盾。(2)減少對CPU的中斷頻率，放寬對CPU中斷響應時間的限制。(3)提高CPU和I/O設備之間的并行性。5.3緩沖管理5.3.1緩沖的引入緩和3圖5-10利用緩沖寄存器實現(xiàn)緩沖圖5-10利用緩沖寄存器實現(xiàn)緩沖45.3.2單緩沖和雙緩沖1.單緩沖(SingleBuffer)5.3.2單緩沖和雙緩沖1.單緩沖(SingleBu52.雙緩沖(DoubleBuffer)圖5-12雙緩沖工作示意圖2.雙緩沖(DoubleBuffer)圖5-12雙6圖5-13雙機通信時緩沖區(qū)的設置圖5-13雙機通信時緩沖區(qū)的設置75.3.3循環(huán)緩沖1.循環(huán)緩沖的組成圖5-14循環(huán)緩沖5.3.3循環(huán)緩沖1.循環(huán)緩沖的組成圖5-14循82.循環(huán)緩沖區(qū)的使用Getbuf過程。(2)Releasebuf過程。2.循環(huán)緩沖區(qū)的使用Getbuf過程。93.進程同步Nexti指針追趕上Nextg指針。(2)Nextg指針追趕上Nexti指針。3.進程同步Nexti指針追趕上Nextg指針。105.3.4緩沖池(BufferPool)1.緩沖池的組成 對于既可用于輸入又可用于輸出的公用緩沖池，其中至少應含有以下三種類型的緩沖區(qū)：①空(閑)緩沖區(qū)；②裝滿輸入數(shù)據的緩沖區(qū)；③裝滿輸出數(shù)據的緩沖區(qū)。

5.3.4緩沖池(BufferPool)1.緩沖池115.3.4緩沖池(BufferPool)1.緩沖池的組成 為了管理上的方便，可將相同類型的緩沖區(qū)鏈成一個隊列，于是可形成以下三個隊列：1)空緩沖隊列emq。2)輸入隊列inq。3)輸出隊列outq。 四種工作緩沖區(qū)：1）收容輸入2）提取輸入3）收容輸出4）提取輸出5.3.4緩沖池(BufferPool)1.緩沖池122.Getbuf過程和Putbuf過程ProcedureGetbuf(type)beginWait(RS(type));Wait(MS(type));B(number)∶=Takebuf(type);Signal(MS(type));endProcedurePutbuf(type,number)beginWait(MS(type));Addbuf(type,number);Signal(MS(type));Signal(RS(type));end2.Getbuf過程和Putbuf過程Procedur133.緩沖區(qū)的工作方式四種緩沖區(qū)的工作方式1、收容輸入2、提取輸入3、收容輸出4、提取輸出3.緩沖區(qū)的工作方式四種緩沖區(qū)的工作方式145.4設備分配5.4設備分配155.4.1設備分配中的數(shù)據結構5.4.1設備分配中的數(shù)據結構161.設備控制表DCT圖5-16設備控制表1.設備控制表DCT圖5-16設備控制表172.控制器控制表、通道控制表和系統(tǒng)設備表圖5-17COCT、CHCT和SDT表2.控制器控制表、通道控制表和系統(tǒng)設備表圖5-1718控制器控制表、通道控制表、設備控制表的聯(lián)接CHCT

COCT

DCT控制器控制表、通道控制表、設備控制表的聯(lián)接CHCTC195.4.2設備分配時應考慮的因素設備的固有屬性設備分配算法設備分配安全性5.4.2設備分配時應考慮的因素設備的固有屬性201.設備的固有屬性1.設備的固有屬性212.設備分配算法2.設備分配算法223.設備分配中的安全性3.設備分配中的安全性235.4.3設備獨立性1.設備獨立性(DeviceIndependence)的概念為了提高OS的可適應性和可擴展性，在現(xiàn)代OS中都毫無例外地實現(xiàn)了設備獨立性，也稱為設備無關性。其基本含義是：應用程序獨立于具體使用的物理設備。5.4.3設備獨立性1.設備獨立性(241.設備獨立性(DeviceIndependence)的概念引入了邏輯設備和物理設備這兩個概念。在應用程序中，使用邏輯設備名稱來請求使用某類設備；在實際執(zhí)行時，還必須使用物理設備名稱。因此，系統(tǒng)須具有將邏輯設備名稱轉換為某物理設備名稱的功能，這非常類似于存儲器管理中所介紹的邏輯地址和物理地址的概念。1.設備獨立性(DeviceIndep25在實現(xiàn)了設備獨立性的功能后，可帶來以下兩方面的好處。在實現(xiàn)了設備獨立性的功能后，可帶262.設備獨立性軟件1)執(zhí)行所有設備的公有操作①對獨立設備的分配與回收；②將邏輯設備名映射為物理設備名，進一步可以找到相應物理設備的驅動程序；③對設備進行保護，禁止用戶直接訪問設備；④緩沖管理，即對緩沖區(qū)進行有效的管理⑤差錯控制。設備獨立性軟件只處理那些設備驅動程序無法處理的錯誤。2.設備獨立性軟件1)執(zhí)行所有設備的公272)向用戶層(或文件層)軟件提供統(tǒng)一接口無論何種設備，它們向用戶所提供的接口應該是相同的。例如，對各種設備的讀操作，在應用程序中都使用read;而對各種設備的寫操作，也都使用write。2)向用戶層(或文件層)軟件提供統(tǒng)一接口28MCI的全稱是MediaControlInterface，是Microsoft提供的多媒體控制接口。MCI向Windows提供高層次的，獨立于設備的，控制多種多媒體設備的命令。它的優(yōu)點包括：1、MCI封裝了各種多媒體設備的具體控制細節(jié)，開發(fā)者只需要通過接口函數(shù)進行操作，就可以完全有效地對設備進行控制，縮短了多媒體開發(fā)時間，提高開發(fā)效率2、MCI是一種訪問多媒體設備的高層次方法，獨立于設備的品牌、控制參數(shù)差異等，提高了程序的可移植性和可靠性。3、MCI提供了功能強大的，可以在C語言直接調用的函數(shù)庫。使得開發(fā)更加簡單方便。MCI的全稱是MediaControlInterface29MCI提供的基本操作：Open使用MCI_OPEN命令打開一設備Close使用MCI_CLOSE命令關閉一設備。Play使用MCI_PLAY命令播放一設備。Pause使用MCI_PAUSE命令暫停播放或記錄。Stop使用MCI_STOP命令停止播放或記錄。Status使用MCI_STATUS查詢設備狀態(tài)信息Set使用MCI_SET設定播放屬性Seek使用MCI_SEEK定位到指定的播放位置MCI提供的基本操作：303.邏輯設備名到物理設備名映射的實現(xiàn)邏輯設備表2)LUT的設置問題圖5-18邏輯設備表3.邏輯設備名到物理設備名映射的實現(xiàn)邏輯設備表圖5-1315.4.4獨占設備的分配程序1.基本的設備分配程序分配設備：檢查安全性分配控制器分配通道保證找到設備—控制器—通道的三者分配成功的鏈路5.4.4獨占設備的分配程序1.基本的設備分配程序分322.設備分配程序的改進缺點：1）以物理設備名I/O請求2）采用單通路結構，容易產生“瓶頸”改進：增加設備的獨立性考慮多通路情況2.設備分配程序的改進缺點：335.4.5SPOOLing技術1.什么是SPOOLing為了緩和CPU的高速性與I/O設備低速性間的矛盾而引入了脫機輸入、脫機輸出技術。該技術是利用專門的外圍控制機，將低速I/O設備上的數(shù)據傳送到高速磁盤上；或者相反。事實上，當系統(tǒng)中引入了多道程序技術后，完全可以利用其中的一道程序，來模擬脫機輸入時的外圍控制機功能，把低速I/O設備上的數(shù)據傳送到高速磁盤上；再用另一道程序來模擬脫機輸出時外圍控制機的功能，把數(shù)據從磁盤傳送到低速輸出設備上。這樣，便可在主機的直接控制下，實現(xiàn)脫機輸入、輸出功能。此時的外圍操作與CPU對數(shù)據的處理同時進行，我們把這種在聯(lián)機情況下實現(xiàn)的同時外圍操作稱為SPOOLing(SimultaneausPeriphernalOperatingOn-Line)，或稱為假脫機操作。5.4.5SPOOLing技術1.什342.SPOOLing系統(tǒng)的組成2.SPOOLing系統(tǒng)的組成352.SPOOLing系統(tǒng)的組成2.SPOOLing系統(tǒng)的組成362.SPOOLing系統(tǒng)的組成2.SPOOLing系統(tǒng)的組成372.SPOOLing系統(tǒng)的組成圖5-19SPOOLing系統(tǒng)的組成2.SPOOLing系統(tǒng)的組成圖5-19SPOOLi383.共享打印機共享打印機技術已被廣泛地用于多用戶系統(tǒng)和局域網絡中。當用戶進程請求打印輸出時，SPOOLing系統(tǒng)同意為它打印輸出，但并不真正立即把打印機分配給該用戶進程，而只為它做