第5章 設(shè)備管理(4.30) (1)課件

第5章設(shè)備管理5.1I/O系統(tǒng)5.2I/O控制方式5.3緩沖管理5.4I/O軟件5.5設(shè)備分配5.6磁盤(pán)存儲(chǔ)器管理基本任務(wù)是完成用戶提出的I/O請(qǐng)求，提高I/O速率以及改善I/O設(shè)備的利用率。主要功能有緩沖區(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。1/14/20231阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.1I/O系統(tǒng)I/O系統(tǒng)：用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入、輸出及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的系統(tǒng)。

5.1.1I/O設(shè)備5.1.2設(shè)備控制器5.1.3I/O通道1/14/20232阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.1.1I/O設(shè)備一、I/O設(shè)備的類型

1．按設(shè)備的使用特性/操作特性分類(1)存儲(chǔ)設(shè)備(2)輸入/輸出(I/O)設(shè)備2．按設(shè)備的傳輸速率分類(1)低速設(shè)備(2)中速設(shè)備(3)高速設(shè)備3．按信息交換的單位分類(1)字符設(shè)備(2)塊設(shè)備4．按設(shè)備的共享屬性分類(1)獨(dú)占設(shè)備(2)共享設(shè)備(3)虛擬設(shè)備1/14/20233阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院二、設(shè)備與控制器之間的接口CPU―――控制器―――設(shè)備設(shè)備控制器：是在CPU與I/O設(shè)備之間的硬件接口,它接收CPU命令，控制一個(gè)或多個(gè)I/O設(shè)備.三種信號(hào)：（1）數(shù)據(jù)信號(hào)：雙向，有緩存（2）控制信號(hào)：控制器發(fā)給設(shè)備；要求其完成相關(guān)操作（3）狀態(tài)信號(hào)：設(shè)備發(fā)給控制器；緩沖轉(zhuǎn)換器控制邏輯信號(hào)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信號(hào)線狀態(tài)信號(hào)線控制信號(hào)線設(shè)備控制器I/O設(shè)備1/14/20234阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院一、設(shè)備控制器的基本功能接收和識(shí)別命令數(shù)據(jù)交換標(biāo)識(shí)和報(bào)告設(shè)備的狀態(tài)地址識(shí)別數(shù)據(jù)緩沖差錯(cuò)控制5.1.2設(shè)備控制器1/14/20235阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院二、設(shè)備控制器的組成設(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I/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CPU與控制器接口控制器與設(shè)備接口數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)狀態(tài)控制狀態(tài)控制設(shè)備控制器與處理機(jī)的接口該接口用于實(shí)現(xiàn)CPU與設(shè)備控制器之間的通信。共有三類信號(hào)線：數(shù)據(jù)線、地址線和控制線?？刂破髋c設(shè)備的接口在一個(gè)設(shè)備控制器上，可以連接一個(gè)或多個(gè)設(shè)備。相應(yīng)地，在控制器中便有一個(gè)或多個(gè)設(shè)備接口，一個(gè)接口連接一個(gè)設(shè)備。在每個(gè)接口中都存在數(shù)據(jù)、控制和狀態(tài)三種類型的信號(hào)。I/O邏輯：用于實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制。它通過(guò)一組控制線與處理機(jī)交互，處理機(jī)利用I/O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。每當(dāng)CPU要啟動(dòng)一個(gè)設(shè)備時(shí)，一方面將啟動(dòng)命令發(fā)送給控制器；另一方面又同時(shí)通過(guò)地址線把地址發(fā)送給控制器，由控制器的I/O邏輯對(duì)收到的地址進(jìn)行譯碼，再根據(jù)所譯出的命令對(duì)所選設(shè)備進(jìn)行控制。1/14/20236阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.1.3I/O通道一、I/O通道設(shè)備的引入引入目的

建立獨(dú)立I/O操作,不僅使數(shù)據(jù)的傳送能獨(dú)立于CPU,而且使CPU從對(duì)I/O操作的組織、管理中解脫。實(shí)現(xiàn)：CPU只需發(fā)送I/O命令給通道，通道通過(guò)調(diào)用內(nèi)存中的相應(yīng)通道程序完成任務(wù)。實(shí)際上I/O通道是一種特殊的處理機(jī)。與一般處理機(jī)不同于兩方面：

1.指令類型單一，只用于I/O操作；2.通道沒(méi)有內(nèi)存，它與CPU共享內(nèi)存。1/14/20237阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院硬件連接結(jié)構(gòu)1/14/20238阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.1.3I/O通道二、類型1.字節(jié)多路通道（ByteMultiplexorChannel）：按字節(jié)交叉方式工作每個(gè)子通道連接一臺(tái)I/O設(shè)備，并控制該設(shè)備的I/O操作各子通道以時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式共享主通道，適用于低、中速設(shè)備。1/14/20239阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院2.數(shù)組選擇通道(BlockSelectorChannel)：以數(shù)組方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。無(wú)子通道，僅一主通道，某時(shí)間由某設(shè)備獨(dú)占，適于高速設(shè)備。但通道未共享，利用率低。3.數(shù)組多路通道(BlockMultiplexorChannel)：綜合了前面2種通道類型的優(yōu)點(diǎn)。1/14/202310阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院數(shù)組選擇通道磁盤(pán)字節(jié)多路通道打印機(jī)輸入機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器處理機(jī)磁帶數(shù)組多路通道1/14/202311阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.1.3I/O通道三、“瓶頸”問(wèn)題存儲(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71/14/202312阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.1.3I/O通道解決“瓶頸”問(wèn)題：增加設(shè)備到主機(jī)間的通路而不是增加通道存儲(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1/14/202313阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.1.4總線系統(tǒng)按總線傳送信息的類別，可以把總線分成控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線。1/14/202314阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院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1/14/202315阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.2I/O控制方式程序I/O方式(programmedIO)CPUandDevicecannotworkinparallel中斷方式(interrupt)CPUanddevicecanworkinparallel,toomanyinterruptsforCPU通道方式(channel)specialprocessorfordealingwithI/Ooperations直接內(nèi)存方式(DMA)DMAcontrollerinchargeofblockI/O1/14/202316阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.2.1程序I/O方式注：程序I/O方式也稱作程序查詢方式或輪詢方式。

查詢方式：CPU需花代價(jià)不斷查詢I/O狀態(tài)。狀態(tài)寄存器中的忙/閑標(biāo)志busyCPU資源浪費(fèi)極大，絕大部分時(shí)間都處于等待I/O設(shè)備完成數(shù)據(jù)I/O的循環(huán)測(cè)試中

。1/14/202317阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院向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

就緒程序I/O方式流程圖1/14/202318阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.2.2中斷驅(qū)動(dòng)I/O方式向I/O發(fā)命令——返回——執(zhí)行原來(lái)任務(wù)。設(shè)備控制器控制指定I/O設(shè)備——完成任務(wù)I/O產(chǎn)生中斷——CPU轉(zhuǎn)相應(yīng)中斷處理程序如：讀數(shù)據(jù)，讀完后以中斷方式通知CPU，CPU完成數(shù)據(jù)從I/O——內(nèi)存1/14/202319阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院CPU計(jì)算啟動(dòng)設(shè)備計(jì)算…計(jì)算中斷處理計(jì)算設(shè)備:工作特點(diǎn):

CPU與設(shè)備并行工作；當(dāng)設(shè)備多時(shí)，對(duì)CPU打擾多1/14/202320阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院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1/14/202321阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院一、引入

中斷I/O，CPU“字節(jié)”干預(yù)一次，即每“字節(jié)”傳送產(chǎn)生一次中斷。DMA：由DMA控制器直接控制總線傳遞數(shù)據(jù)塊。DMA控制器完成從I/O——內(nèi)存。5.2.3直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)DMAI/O控制方式向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→CPU1/14/202322阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院該方式的特點(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；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。5.2.3直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)DMAI/O控制方式1/14/202323阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院二、DMA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。

1/14/202324阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院DMA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1/14/202325阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院DMA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)置如下四類寄存器：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。內(nèi)存地址寄存器MAR。它存放數(shù)據(jù)的內(nèi)存的起始的目標(biāo)地址或內(nèi)存源地址。數(shù)據(jù)寄存器DR。用于暫存設(shè)備到內(nèi)存或從內(nèi)存到設(shè)備的數(shù)據(jù)。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)。1/14/202326阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院三、DMA工作方式流程圖設(shè)置MAR和DC初值啟動(dòng)DMA傳送命令傳送數(shù)據(jù)字MAR=MAR+1DC=DC-1DC=0?請(qǐng)求中斷在繼續(xù)執(zhí)行用戶程序的同時(shí)，準(zhǔn)備又一次傳送否1/14/202327阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.2.4I/O通道控制方式DMA方式：對(duì)需多個(gè)離散塊的讀取仍需要多次中斷。I/O通道控制方式是DMA方式的發(fā)展，減少為對(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)。同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)CPU、通道和I/O設(shè)備三者并行操作。通道方式：CPU只需給出（1）通道程序首址。（2）要訪問(wèn)I/O設(shè)備1/14/202328阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.2.4I/O通道控制方式通道是通過(guò)執(zhí)行通道程序，并與設(shè)備控制器共同實(shí)現(xiàn)對(duì)I/O設(shè)備的控制的。通道程序由一系列通道指令所構(gòu)成的。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)。1/14/202329阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院例題：某計(jì)算機(jī)處理器主頻為50MHZ，采用定時(shí)查詢方式控制設(shè)備A的I/O，查詢程序運(yùn)行一次所用的時(shí)鐘周期數(shù)至少為500。在設(shè)備A工作期間，為保證數(shù)據(jù)不丟失，每秒需對(duì)其查詢至少200次，則CPU用于設(shè)備A的I/O的時(shí)間占整個(gè)CPU時(shí)間的百分比至少是（）分析：每秒200次查詢，每次500個(gè)周期，則每秒最少200*500個(gè)周期0.2%1/14/202330阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院例題：下列關(guān)于中斷I/O方式和DMA方式比較的敘述中，錯(cuò)誤的是()A.中斷I/O方式請(qǐng)求的是CPU處理時(shí)間，DMA方式請(qǐng)求的是總線使用權(quán)B.中斷響應(yīng)發(fā)生在一條指令執(zhí)行結(jié)束后，DMA響應(yīng)發(fā)生在一個(gè)總線事務(wù)完成后C.中斷I/O方式下數(shù)據(jù)傳送通過(guò)軟件完成，DMA方式下數(shù)據(jù)傳送由硬件完成D.中斷I/O方式適用于所有外部設(shè)備，DMA方式僅適用于快速外部設(shè)備D1/14/202331阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.3緩沖管理5.3.1緩沖的引入5.3.2單緩沖與多緩沖5.3.3循環(huán)緩沖5.3.4緩沖池（BufferPool）1/14/202332阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.3.1緩沖的引入引入緩沖區(qū)的主要原因歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：緩和CPU與I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾。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。提高CPU和I/O設(shè)備之間的并行性。1/14/202333阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.3.2單緩沖與多緩沖單緩沖（SingleBuffer）一個(gè)緩沖區(qū)，CPU和外設(shè)輪流使用，一方處理完之后接著等待對(duì)方處理。由于C和T可并行，M和C或M和T不能并行，因此處理一塊數(shù)據(jù)時(shí)間：Max(C,T)+M1/14/202334阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院例題：設(shè)系統(tǒng)緩沖區(qū)和用戶工作區(qū)均采用單緩沖，從外設(shè)讀入1個(gè)數(shù)據(jù)塊到系統(tǒng)緩沖區(qū)的時(shí)間為100，從系統(tǒng)緩沖區(qū)讀入1個(gè)數(shù)據(jù)塊到用戶工作區(qū)的時(shí)間為5，對(duì)用戶工作區(qū)中的1個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行分析的時(shí)間為90，進(jìn)程從外設(shè)讀入并分析2個(gè)數(shù)據(jù)塊的最短時(shí)間為：外設(shè)系統(tǒng)緩沖區(qū)用戶工作區(qū)1005901/14/202335阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院分析：數(shù)據(jù)塊1從外設(shè)到用戶工作區(qū)的總時(shí)間為105，在這段時(shí)間中，數(shù)據(jù)塊2沒(méi)有進(jìn)行操作。在數(shù)據(jù)塊1進(jìn)行分析處理時(shí)，數(shù)據(jù)塊2從外設(shè)到用戶工作區(qū)的總時(shí)間為105，這段時(shí)間是并行的。再加上數(shù)據(jù)塊2進(jìn)行處理的時(shí)間90，總共為3001/14/202336阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.3.2單緩沖與多緩沖雙緩沖（DoubleBuffer）兩個(gè)緩沖區(qū)，CPU和外設(shè)都可以連續(xù)處理而無(wú)需等待對(duì)方。要求CPU和外設(shè)的速度相近。系統(tǒng)處理一塊數(shù)據(jù)的時(shí)間約為：MAX(C,T)收發(fā)可雙向同時(shí)傳送。1/14/202337阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院雙機(jī)通訊時(shí)緩沖區(qū)的設(shè)置若我們?cè)趯?shí)現(xiàn)兩臺(tái)機(jī)器之間的通信時(shí)，僅為它們配置了單緩沖，那么它們之間任意時(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)。為了實(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)用作接收緩沖區(qū)。如下圖示：1/14/202338阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院雙機(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1/14/202339阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.3.3循環(huán)緩沖(circularbuffer)但若兩者的速度相差甚遠(yuǎn)，雙緩沖的效果不夠理想，但隨著緩沖區(qū)數(shù)量的增加，情況有所改善。因此，又引入了多緩沖機(jī)制?？梢詫⒕彌_區(qū)組織成循環(huán)緩沖形式。多個(gè)緩沖區(qū)，CPU和外設(shè)的處理速度可以相差較大1/14/202340阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院循環(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)，作為輸入的緩沖區(qū)有三種類型：R:空緩沖；G：滿緩沖；C：當(dāng)前緩沖。多個(gè)指針。作為輸入的緩沖區(qū)可設(shè)置三個(gè)指針：

nextg：指示下一個(gè)應(yīng)取數(shù)據(jù)的buf－G

nexti：指示下一個(gè)空buf－RCurrent：正在使用的緩沖區(qū)C的指針1/14/202341阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院循環(huán)緩沖的組成示意圖162534RRGGGGNextiNextg162534RRGGCGNextiNextgcurrent類型：R:空緩沖；G：滿緩沖；C：當(dāng)前緩沖1/14/202342阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院循環(huán)緩沖區(qū)的使用nextg：指示下一個(gè)應(yīng)取數(shù)據(jù)的bufnexti：指示下一個(gè)空bufGetbuf：讀取數(shù)據(jù)，取nextg對(duì)應(yīng)緩沖區(qū)提供使用，并改為C，current=Nextg;Nextg=（Nextg+1）ModN裝入數(shù)據(jù)，將Nexti對(duì)應(yīng)緩沖區(qū)提供使用，Nexti=（Nexti+1）ModNReleasebuf:若C滿，裝滿緩存區(qū)時(shí),釋放C,則改為G；若C空，數(shù)據(jù)提取完后，釋放C,則改為R；1/14/202343阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院進(jìn)程同步使用輸入循環(huán)緩沖，可使輸入進(jìn)程和計(jì)算進(jìn)程并行執(zhí)行。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，此情況稱為系統(tǒng)受I/O限制。1/14/202344阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.3.4緩沖池（BufferPool）緩沖池：系統(tǒng)提供的公用緩沖一、組成：三個(gè)隊(duì)列：空緩沖隊(duì)列emq輸入隊(duì)列inq輸出隊(duì)列outq四個(gè)工作緩沖區(qū)：

hin：收容輸入數(shù)據(jù)

sin：提取輸入數(shù)據(jù)

hout：收容輸出數(shù)據(jù)

sout：提取輸出數(shù)據(jù)1/14/202345阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院緩沖區(qū)隊(duì)列：三種：空閑緩沖區(qū)，輸入緩沖區(qū)，輸出緩沖區(qū)操作：四種：設(shè)備輸入，CPU讀入，CPU寫(xiě)出，設(shè)備輸出。上述操作訪問(wèn)各個(gè)緩沖區(qū)隊(duì)列時(shí)，需要進(jìn)行相應(yīng)的互斥操作。5.3.4緩沖池（BufferPool）inqueueemptyqueueoutqueueBufferPoolDeviceCPU1/14/202346阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院緩沖區(qū)的工作方式緩沖區(qū)可以工作在下列四種方式下：收容輸入。輸入進(jìn)程需要輸入時(shí)，取得空緩沖區(qū)，裝滿后放入輸入隊(duì)列。提取輸入。計(jì)算進(jìn)程需要輸入時(shí)，在輸入隊(duì)列取緩沖區(qū)，提取數(shù)據(jù)后掛在空緩沖區(qū)隊(duì)列上。收容輸出。計(jì)算進(jìn)程需要輸出時(shí)，取空緩沖區(qū)，裝滿數(shù)據(jù)后掛在輸出緩沖隊(duì)列上。提取輸出。輸出進(jìn)程從輸出隊(duì)列取緩沖區(qū)，提取完數(shù)據(jù)后掛在空緩沖區(qū)上。1.收容輸入

hin=getbuf(emq);putbuf(inq,hin)

；2.提取輸入

sin=getbuf(inq);計(jì)算；putbuf(emq,sin)3.收容輸出

hout=getbuf(emq);putbuf(outq,hout)4.提取輸出sout=getbuf(outq);輸出;putbuf(emq,sout)I/OI/O用戶進(jìn)程12hinsoutsinhoutinqemqemqoutq431/14/202347阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院

1.hin=getbuf(emq);putbuf(inq,hin) 2.sin=getbuf(inq); 計(jì)算；putbuf(emq,sin) 3.hout=getbuf(emq);putbuf(outq,hout) 4.sout=getbuf(outq);輸出；putbuf(emq,sout)Getbuf(type)Beginwait(RS(type));wait(MS(type));B(number):=takebuf(type);signal(MS(type));endPutbuf(type)Beginwait(MS(type));addbuf(type,number);signal(MS(type));signal(RS(type));end1/14/202348阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.4I/O軟件一、I/O軟件的設(shè)計(jì)目標(biāo)和原則二、中斷處理程序三、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序四、設(shè)備獨(dú)立性軟件五、用戶層的I/O軟件1/14/202349阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.4I/O軟件一、I/O軟件的設(shè)計(jì)目標(biāo)和原則1、設(shè)計(jì)目標(biāo)和原則總體設(shè)計(jì)目標(biāo)：高效率和通用性原則：設(shè)法消除或屏蔽設(shè)備硬件內(nèi)部的低級(jí)處理過(guò)程，為用戶提供一個(gè)簡(jiǎn)便、易用、抽象的邏輯設(shè)備接口I/O軟件應(yīng)負(fù)責(zé)屏蔽設(shè)備的具體細(xì)節(jié)，向高層軟件提供抽象的邏輯設(shè)備，并完成邏輯設(shè)備與具體物理設(shè)備的映射1/14/202350阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.4I/O軟件采用層次式結(jié)構(gòu)，將系統(tǒng)中的設(shè)備操作和管理軟件分為若干層次，每一層都利用其下層提供的服務(wù)，完成輸入、輸出功能中的某些子功能，并屏蔽這些功能實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，向高層提供服務(wù)。2、I/O軟件組織成四個(gè)層次：（1）用戶層軟件（2）設(shè)備獨(dú)立性軟件（3）設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序（4）中斷處理程序1/14/202351阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.4I/O軟件二、中斷處理程序流程設(shè)備啟動(dòng)－>I/O完成－>發(fā)送中斷－>CPU調(diào)用中斷處理過(guò)程中斷處理過(guò)程喚醒被阻塞的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)程保護(hù)被中斷進(jìn)程的CPU環(huán)境轉(zhuǎn)入相應(yīng)的設(shè)備處理程序中斷處理恢復(fù)被中斷進(jìn)程的現(xiàn)場(chǎng)1/14/202352阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院中斷現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)示意圖

1/14/202353阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院中斷處理流程喚醒被阻塞的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)程對(duì)被中斷進(jìn)程的CPU環(huán)境進(jìn)行保護(hù)分析中斷原因，轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷處理程序終端中斷處理程序打印機(jī)中斷處理程序磁盤(pán)中斷處理程序…恢復(fù)被中斷進(jìn)程的CPU現(xiàn)場(chǎng)…返回被中斷的進(jìn)程，繼續(xù)執(zhí)行中斷請(qǐng)求信號(hào)1/14/202354阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.4I/O軟件三、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的功能和特點(diǎn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的處理過(guò)程

又稱為設(shè)備處理程序，是I/O進(jìn)程與設(shè)備控制器之間的通信程序主要任務(wù)是接受來(lái)自上層軟件的抽象的I/O命令，再把它轉(zhuǎn)換成具體要求后，發(fā)送給設(shè)備控制器，從而啟動(dòng)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送1/14/202355阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的功能和特點(diǎn)功能：接收進(jìn)程的I/O命令檢查命令合法性檢查設(shè)備狀態(tài)驅(qū)動(dòng)I/O操作響應(yīng)設(shè)備中斷構(gòu)成通道程序特點(diǎn)：和硬件緊密相關(guān)、每類設(shè)備有自己的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序1/14/202356阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序處理過(guò)程包括啟動(dòng)過(guò)程中斷處理過(guò)程主要任務(wù)是啟動(dòng)指定設(shè)備。啟動(dòng)過(guò)程將抽象要求轉(zhuǎn)化為具體要求檢查I/O請(qǐng)求合法性讀出和檢查設(shè)備狀態(tài)傳送必要的參數(shù)設(shè)置工作方式啟動(dòng)I/O設(shè)備在完成上述各項(xiàng)準(zhǔn)備工作后，驅(qū)動(dòng)程序可以向控制器的命令寄存器傳送相應(yīng)的命令，啟動(dòng)I/O設(shè)備開(kāi)始I/O操作。發(fā)出I/O命令后，基本的I/O操作是在設(shè)備控制器下進(jìn)行的，此時(shí)驅(qū)動(dòng)(程序)進(jìn)程把自己阻塞起來(lái)，直到I/O中斷到來(lái)時(shí)才被喚醒1/14/202357阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院四、設(shè)備獨(dú)立性軟件驅(qū)動(dòng)程序是一個(gè)與設(shè)備緊密相關(guān)的軟件，為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性，必須再在驅(qū)動(dòng)程序之上設(shè)置設(shè)備獨(dú)立軟件，其主要功能：執(zhí)行所有設(shè)備的公有操作、向用戶層（或文件層）軟件提供統(tǒng)一的接口獨(dú)占設(shè)備的分配與回收將邏輯設(shè)備名映射為物理設(shè)備名，進(jìn)一步可以找到相應(yīng)物理設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序?qū)υO(shè)備進(jìn)行保護(hù)，禁止用戶直接訪問(wèn)設(shè)備緩沖管理差錯(cuò)控制1/14/202358阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院設(shè)備獨(dú)立性設(shè)備獨(dú)立性（DeviceIndependence）的概念——應(yīng)用程序獨(dú)立于具體使用的物理設(shè)備。方便用戶編程、便于程序移植物理設(shè)備和邏輯設(shè)備：類似于物理地址和邏輯地址的概念。使用邏輯設(shè)備名稱來(lái)請(qǐng)求使用某類設(shè)備；系統(tǒng)實(shí)際執(zhí)行時(shí)，必須使用物理設(shè)備名稱。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備分配時(shí)靈活性——不拘泥于某個(gè)物理設(shè)備，可使用任意一臺(tái)空閑設(shè)備易于實(shí)現(xiàn)I/O重定向——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1/14/202359阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院邏輯設(shè)備名到物理設(shè)備名的映射1．邏輯設(shè)備表LUT（LogicalUnitTable）邏輯設(shè)備名物理設(shè)備名驅(qū)動(dòng)程序入口地址/dev/tty31024/dev/printer52046．．

系統(tǒng)必須設(shè)置一張邏輯設(shè)備表LUT，包括三項(xiàng)

進(jìn)程利用邏輯設(shè)備名請(qǐng)求I/O操作時(shí)，便可從LUT中得到物理設(shè)備名和驅(qū)動(dòng)程序入口地址。1/14/202360阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院2．LUT的設(shè)置問(wèn)題整個(gè)系統(tǒng)設(shè)置一張LUT（主要用于單用戶系統(tǒng)）

為每個(gè)用戶設(shè)置一張LUT（主要用于多用戶系統(tǒng)）邏輯設(shè)備名到物理設(shè)備名的映射邏輯設(shè)備名系統(tǒng)設(shè)備表指針/dev/tty3/dev/printer5．．．1/14/202361阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院例題：

用戶程序發(fā)出磁盤(pán)I/O請(qǐng)求后，系統(tǒng)的處理流程是：用戶程序->系統(tǒng)調(diào)用處理程序->設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序->中斷處理程序。其中，計(jì)算數(shù)據(jù)所在磁盤(pán)的柱面號(hào)、磁頭號(hào)、扇區(qū)號(hào)的程序是（）A.用戶程序B.系統(tǒng)調(diào)用處理程序C.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序D.中斷處理程序1/14/202362阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院第5章設(shè)備管理5.5設(shè)備分配5.6磁盤(pán)存儲(chǔ)器管理1/14/202363阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.5設(shè)備分配5.5.1設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)5.5.2設(shè)備分配時(shí)應(yīng)考慮的因素5.5.3基本設(shè)備的分配程序5.5.4SPOOLing技術(shù)包括：對(duì)設(shè)備、設(shè)備控制器、通道的分配1/14/202364阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.5.1設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1.設(shè)備控制表(DCT)2.控制器控制表（COCT）3.通道表（CHCT）4.系統(tǒng)設(shè)備表（SDT）1/14/202365阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院1.設(shè)備控制表（DCT）

系統(tǒng)為每一個(gè)設(shè)備都配置了一張?jiān)O(shè)備控制表，用于記錄本設(shè)備的情況。DCT1DCT2DCTn設(shè)備類型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)首指針設(shè)備控制表集合1/14/202366阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院2.控制器控制表(COCT)系統(tǒng)為每一個(gè)控制器都設(shè)置了一張控制器控制表，用于記錄本控制器情況控制器標(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1/14/202367阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院3.通道控制表(CHCT)每個(gè)通道都配有一張通道控制表通道標(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1/14/202368阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院4.系統(tǒng)設(shè)備表(SDT)整個(gè)系統(tǒng)中還設(shè)置一張系統(tǒng)設(shè)備表，記錄了系統(tǒng)中全部設(shè)備及其驅(qū)動(dòng)程序地址每個(gè)設(shè)備占一個(gè)表項(xiàng)表目1表目i設(shè)備類型設(shè)備標(biāo)識(shí)符DCT驅(qū)動(dòng)程序入口1/14/202369阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.5.2設(shè)備分配時(shí)應(yīng)考慮的因素為使系統(tǒng)有條不紊的工作，系統(tǒng)在分配設(shè)備時(shí)，應(yīng)考慮這樣幾個(gè)因素：設(shè)備的固有屬性設(shè)備分配算法設(shè)備分配中的安全性1/14/202370阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院1.設(shè)備的固有屬性在分配設(shè)備時(shí)，首先應(yīng)考慮與設(shè)備分配有關(guān)的設(shè)備屬性。設(shè)備的固有屬性可分為三種：獨(dú)占設(shè)備:在一段時(shí)間內(nèi)只能由一個(gè)進(jìn)程使用。共享設(shè)備:允許多個(gè)進(jìn)程共享。虛擬設(shè)備:是經(jīng)過(guò)某種處理由獨(dú)占設(shè)備變?yōu)樘摂M設(shè)備。1/14/202371阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院2.設(shè)備分配算法與進(jìn)程調(diào)度類似，一般使用以下兩種：先來(lái)先服務(wù)。根據(jù)請(qǐng)求的先后次序排成一個(gè)隊(duì)列，設(shè)備總是分配給隊(duì)首進(jìn)程。優(yōu)先級(jí)高者優(yōu)先。利用該算法形成隊(duì)列時(shí)，將優(yōu)先權(quán)高的進(jìn)程安排在設(shè)備隊(duì)列前面，優(yōu)先級(jí)相同的先來(lái)先服務(wù)。1/14/202372阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院3.設(shè)備分配中的安全性從進(jìn)程運(yùn)行的安全性上考慮，設(shè)備分配有以下兩種方式：安全分配方式。每當(dāng)進(jìn)程發(fā)出I/O請(qǐng)求后便阻塞，直到I/O完成后被喚醒。雖安全但緩慢。不安全分配方式。不斷發(fā)出I/O請(qǐng)求，直到所請(qǐng)求的設(shè)備已經(jīng)被另一進(jìn)程占用才阻塞。雖迅速但不安全。1/14/202373阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.5.3基本設(shè)備的分配程序1.基本的設(shè)備分配程序（1）分配設(shè)備（2）分配控制器（3）分配通道

只有在設(shè)備、控制器和通道三者都分配成功時(shí)，這次設(shè)備分配才算成功，然后，系統(tǒng)便可啟動(dòng)該設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。1/14/202374阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院3.設(shè)備分配程序的改進(jìn)（1）增加設(shè)備的獨(dú)立性（2）考慮多通路情況2.基本設(shè)備分配程序存在的問(wèn)題（1）進(jìn)程以物理設(shè)備名提出I/O請(qǐng)求（2）采用單通路的I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生“瓶頸”5.5.3基本設(shè)備的分配程序1/14/202375阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院引入：在多道程序系統(tǒng)中，利用專門(mén)程序（SPOOLing程序）來(lái)完成對(duì)設(shè)備的I/O操作。無(wú)需使用外圍I/O處理機(jī)。5.5.4SPOOLing技術(shù)1/14/202376阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院1.什么是SPOOLing將獨(dú)占設(shè)備改造成共享設(shè)備，從而提高了設(shè)備利用率和系統(tǒng)效率，這種技術(shù)被稱為SPOOLing技術(shù)。同時(shí)外圍聯(lián)機(jī)操作（SimultaneousPeripheralOperatingOn—Line），或稱為假脫機(jī)操作。應(yīng)用程序進(jìn)行I/O操作時(shí)，只是和SPOOLing程序交換數(shù)據(jù)，可以稱為"虛擬I/O"。1/14/202377阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院2.SPOOLing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。是磁盤(pán)上開(kāi)辟的兩個(gè)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)——內(nèi)存中開(kāi)辟的兩個(gè)緩沖區(qū)。輸入緩沖區(qū)暫存由輸入設(shè)備送來(lái)的數(shù)據(jù)，后送輸入井；輸出緩沖區(qū)暫存從輸出井送來(lái)的數(shù)據(jù)，后送輸出設(shè)備。輸入進(jìn)程和輸出進(jìn)程?！獌?nèi)存中的兩個(gè)進(jìn)程利用兩個(gè)進(jìn)程模擬脫機(jī)I/O時(shí)的外圍處理機(jī)。1/14/202378阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院輸入進(jìn)程SPi輸出進(jìn)程SP0輸入緩沖區(qū)Bi輸出緩沖區(qū)B0輸入井輸出井輸入設(shè)備輸出設(shè)備磁盤(pán)內(nèi)存2.SPOOLing系統(tǒng)的組成1/14/202379阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院3.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。當(dāng)用戶進(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，但不真正把打印機(jī)分配給它而只為它做兩件事：（1）由輸出進(jìn)程SP0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（2）SP0再為用戶進(jìn)程申請(qǐng)一張空白的用戶請(qǐng)求打印表，并將用戶的打印要求填入其中，然后將該表掛在打印機(jī)的請(qǐng)求打印隊(duì)列中1/14/202380阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院4.SPOOLing系統(tǒng)的特點(diǎn)提高了I/O的速度。利用輸入輸出井模擬脫機(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。實(shí)現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能。多個(gè)進(jìn)程同時(shí)使用一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備。1/14/202381阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.6磁盤(pán)存儲(chǔ)器管理5.6.1磁盤(pán)性能簡(jiǎn)述5.6.2磁盤(pán)調(diào)度5.6.3磁盤(pán)高速緩存5.6.4提高磁盤(pán)I/O速度的其它方法5.6.5廉價(jià)磁盤(pán)冗余陣列磁盤(pán)存儲(chǔ)器管理的主要任務(wù):為文件分配存儲(chǔ)空間、合理地組織文件地存儲(chǔ)方式，以提高訪問(wèn)速度、提高磁盤(pán)存儲(chǔ)空間地利用率、提高磁盤(pán)I/O速度，改善文件性能、確保文件系統(tǒng)的可靠性（備份）1/14/202382阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院1)固定頭磁盤(pán)在每條磁道上都有一讀/寫(xiě)磁頭，所有的磁頭都被裝在一磁臂中?！饕糜诖笕萘看疟P(pán)2)移動(dòng)頭磁盤(pán)

每一個(gè)盤(pán)面僅配有一個(gè)磁頭，也被裝入磁臂中。——用于小容量的磁盤(pán)1.磁盤(pán)的類型5.6.1磁盤(pán)性能簡(jiǎn)述1/14/202383阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院2.磁盤(pán)訪問(wèn)時(shí)間1)尋道時(shí)間Ts——指把磁臂(磁頭)移動(dòng)到指定磁道上所經(jīng)歷的時(shí)間。2)旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間Tr——指定扇區(qū)移動(dòng)到磁頭下面所經(jīng)歷的時(shí)間。3)傳輸時(shí)間Tt——把數(shù)據(jù)從磁盤(pán)讀出或向磁盤(pán)寫(xiě)入數(shù)據(jù)所經(jīng)歷的時(shí)間。5.6.1磁盤(pán)性能簡(jiǎn)述1/14/202384阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院例題某磁盤(pán)的轉(zhuǎn)速為10000轉(zhuǎn)/分，平均尋道時(shí)間是6ms，磁盤(pán)傳輸速率是20MB/s，磁盤(pán)控制器延遲為0.2ms，讀取一個(gè)4KB的扇區(qū)所需的平均時(shí)間約為_(kāi)______1/14/202385阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.6.2磁盤(pán)調(diào)度1.先來(lái)先服務(wù)FCFS(First-Come,FirstServed)該算法根據(jù)進(jìn)程請(qǐng)求訪問(wèn)磁盤(pán)的先后次序進(jìn)行調(diào)度，即先為最早提出請(qǐng)求的進(jìn)程服務(wù)優(yōu)點(diǎn)：公平、簡(jiǎn)單且不會(huì)出現(xiàn)饑餓現(xiàn)象缺點(diǎn)：未對(duì)尋道進(jìn)行優(yōu)化，故平均尋道時(shí)間可能較長(zhǎng)1/14/202386阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院2.最短尋道時(shí)間優(yōu)先SSTF(ShortestSeekTimeFirst)

5.6.2磁盤(pán)調(diào)度該算法選擇這樣的請(qǐng)求，其要求訪問(wèn)的磁道與當(dāng)前磁頭所在的磁道距離最近，以使每次的尋道時(shí)間最短。優(yōu)點(diǎn)：比FCFS有更好的尋道性能。缺點(diǎn)：不能保證平均尋道時(shí)間最短；出現(xiàn)饑餓現(xiàn)象1/14/202387阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院3.掃描(SCAN)算法該算法不僅考慮到欲訪問(wèn)的磁道與當(dāng)前磁道間的距離，還考慮到磁頭的移動(dòng)方向——電梯調(diào)度算法優(yōu)點(diǎn)：能避免饑餓現(xiàn)象

缺點(diǎn)：比SSTF尋道性能要稍差些5.6.2磁盤(pán)調(diào)度1/14/202388阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院練習(xí)：假設(shè)磁頭當(dāng)前位于第105道，正在向磁道序號(hào)增加的方向移動(dòng)?，F(xiàn)有一個(gè)磁道訪問(wèn)請(qǐng)求序列為35，45，12，68，110，180，170，195，采用SCAN調(diào)度（電梯調(diào)度）算法得到的磁道訪問(wèn)序列是：110，170，180，195，68，45，35，12

1/14/202389阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院4.循環(huán)掃描(CSCAN)算法5.6.2磁盤(pán)調(diào)度該算法規(guī)定磁頭只能作單向移動(dòng)，當(dāng)沿某個(gè)方向訪問(wèn)到最后磁道時(shí)，磁臂立即返回到磁盤(pán)的另一端進(jìn)行循環(huán)掃描優(yōu)點(diǎn)：比SCAN算法更公平1/14/202390阜陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院

1)N-Step