操作系統(tǒng)第16講課件

操作系統(tǒng)概念第十六講設(shè)備管理（2）OperatingSystemConceptionDavidfu回顧設(shè)備按照信息交換的單位分為幾類？信息的傳輸方式有幾種？OperatingSystemConceptionDavidfu本課總體綱要緩沖技術(shù)設(shè)備分配I/O進(jìn)程控制設(shè)備管理總結(jié)OperatingSystemConceptionDavidfu緩沖的種類單緩沖設(shè)備和處理器之間設(shè)置一個(gè)緩沖器雙緩沖在設(shè)備和處理器之間建立兩個(gè)緩沖器，是設(shè)備和設(shè)備、設(shè)備和處理器之間的簡(jiǎn)單模型緩沖池將多個(gè)緩沖區(qū)連接起來(lái)統(tǒng)一管理，即負(fù)責(zé)輸入也負(fù)責(zé)輸出OperatingSystemConceptionDavidfu緩沖池的管理緩沖池包括：緩沖首部：實(shí)現(xiàn)緩沖池的管理緩沖體：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖設(shè)備號(hào)數(shù)據(jù)塊號(hào)緩沖器號(hào)互斥標(biāo)識(shí)位鏈接指針OperatingSystemConceptionDavidfu緩沖區(qū)管理系統(tǒng)將緩沖區(qū)按使用情況分為三種隊(duì)列：空閑緩沖區(qū)隊(duì)列輸入數(shù)據(jù)緩沖器隊(duì)列輸出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)隊(duì)列hin緩沖區(qū)1sout緩沖區(qū)2sinhout緩沖區(qū)z緩沖區(qū)m收容輸入提取輸出提取輸入收容輸出I/O設(shè)備CPU緩沖池的工作緩沖區(qū)OperatingSystemConceptionDavidfu本課總體綱要緩沖技術(shù)設(shè)備分配I/O進(jìn)程控制設(shè)備管理總結(jié)OperatingSystemConceptionDavidfu設(shè)備分配（1）系統(tǒng)設(shè)備表SDT（SystemDeviceTable)記錄已經(jīng)被連接到系統(tǒng)中的所有物理設(shè)備的情況，并為每個(gè)物理設(shè)備設(shè)一表項(xiàng)。表目1…表目i設(shè)備類型設(shè)備標(biāo)識(shí)獲得設(shè)備的進(jìn)程DCT指針…OperatingSystemConceptionDavidfu設(shè)備分配（2）設(shè)備控制表DCT（DeviceControlTable)反映設(shè)備的特性、設(shè)備和I/O控制器的連接情況設(shè)備標(biāo)識(shí)符設(shè)備類型設(shè)備地址或設(shè)備號(hào)設(shè)備狀態(tài)等待隊(duì)列指針I(yè)/O控制指針OperatingSystemConceptionDavidfu設(shè)備分配（4）通道控制表CHCT（ChannelControlTable)通道標(biāo)識(shí)通道忙/閑標(biāo)志通道等待隊(duì)列首地址通道等待隊(duì)列尾地址…OperatingSystemConceptionDavidfu設(shè)備分配（5）設(shè)備分配原則：充分發(fā)揮設(shè)備使用效率將邏輯設(shè)備與物理設(shè)備分離分配方式：靜態(tài)分配靜態(tài)方式不會(huì)產(chǎn)生死鎖，但使用效率低動(dòng)態(tài)分配有利于提高設(shè)備利用率，但分配不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致死鎖。OperatingSystemConceptionDavidfu設(shè)備分配（6）設(shè)備分配策略：先請(qǐng)求先分配優(yōu)先級(jí)高者先分配OperatingSystemConceptionDavidfu設(shè)備分配A搜索DCT，找到COCT指針?lè)峙淇刂破鹘o進(jìn)程進(jìn)程等待控制器空閑搜索COCT找到CHCT指針?lè)峙渫ǖ澜o進(jìn)程啟動(dòng)I/O進(jìn)程等待通道控制器忙？CHCT忙？OperatingSystemConceptionDavidfu虛擬設(shè)備虛擬設(shè)備：通過(guò)虛擬技術(shù)將一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備變換為若干臺(tái)邏輯設(shè)備，供若干個(gè)用戶進(jìn)程同時(shí)使用，通常把這種虛擬技術(shù)處理后的設(shè)備稱為虛擬設(shè)備OperatingSystemConceptionDavidfuSpooling系統(tǒng)輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸入進(jìn)程輸出進(jìn)程輸入緩沖區(qū)輸出緩沖區(qū)輸入井輸出井內(nèi)存磁盤(pán)OperatingSystemConceptionDavidfu本課總體綱要緩沖技術(shù)設(shè)備分配I/O進(jìn)程控制設(shè)備管理總結(jié)OperatingSystemConceptionDavidfuIO進(jìn)程控制I/O控制：從用戶進(jìn)程輸入輸出請(qǐng)求開(kāi)始，給用戶進(jìn)程分配設(shè)備和啟動(dòng)有關(guān)設(shè)備進(jìn)行I/O操作，以及在I/O操作完成之后響應(yīng)中斷，進(jìn)行善后處理的整個(gè)過(guò)程。中斷原因分析喚醒中斷處理程序I/O請(qǐng)求處理設(shè)備分配程序緩沖區(qū)管理外設(shè)中斷請(qǐng)求用戶進(jìn)程I/O請(qǐng)求中斷響應(yīng)啟動(dòng)I/O指令OperatingSystemConceptionDavidfuIO進(jìn)程控制I/O控制過(guò)程在系統(tǒng)中可以分為三種方式：（1）作為請(qǐng)求I/O操作的進(jìn)程一部分來(lái)實(shí)現(xiàn)（2）作為當(dāng)前進(jìn)程的一部分來(lái)實(shí)現(xiàn)（3）作為I/O進(jìn)程來(lái)完成OperatingSystemConceptionDavidfu設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序定義：驅(qū)動(dòng)物理設(shè)備和DMA控制器或I/O控制器等之間進(jìn)行I/O操作的子程序集合。負(fù)責(zé)設(shè)置相應(yīng)設(shè)備有關(guān)寄存器的值，啟動(dòng)設(shè)備進(jìn)行I/O操作，指定操作的類型和數(shù)據(jù)流向。OperatingSystemConceptionDavidfu設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序分為：字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序網(wǎng)絡(luò)接口OperatingSystemConceptionDavidfu設(shè)備管理課堂作業(yè)通道又稱為I/O處理機(jī)，它用于實(shí)現(xiàn)什么之間的信息傳輸內(nèi)存和外存CPU和外設(shè)內(nèi)存和外設(shè)CPU和外存什么是操作系統(tǒng)中采用以空間換取時(shí)間的技術(shù)SPOOLING技術(shù)虛擬存儲(chǔ)技術(shù)覆蓋與交換技術(shù)通道技術(shù)OperatingSystemConceptionDavidfu設(shè)備管理課堂作業(yè)設(shè)備獨(dú)占性的正確說(shuō)法：I/O設(shè)備具有獨(dú)立執(zhí)行I/O功能的特性用戶程序獨(dú)立于具體物理設(shè)備的一種特性能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備共享的一種特性設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序獨(dú)立與具體物理設(shè)備的一種特性如果I/O設(shè)備與存儲(chǔ)設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換不經(jīng)過(guò)CPU來(lái)完成，則這種數(shù)據(jù)交換方式是：程序查詢方式中斷方式DMA方式通道方式OperatingSystemConceptionDavidfu設(shè)備管理課堂作業(yè)只有引入通道后，CPU計(jì)算與I/O操作才能并行執(zhí)行SSTF磁盤(pán)調(diào)度算法，要求磁頭的移動(dòng)距離最小，該算法可能產(chǎn)生“饑餓”情況緩沖技術(shù)是借用外存的一部分作為緩沖池磁