操作系统(第四版)第6章课件ppt.ppt

* （6）负责设备分配和调度 静态分配：进程运行前，将其所需的设备一次全部分配给它。简单，不死锁，但利用率低。 动态分配：在进程运行过程中，分配设备。设备利用率高，但易引起死锁。 * 独占设备：临界资源，如打印机。 共享设备：多个进程可交叉访问。如磁盘。 虚拟设备：是指设备本身是独占设备，而经过虚拟技术处理，可以把它改造成共享设备。 用可共享的高速设备来模拟独占的慢速设备，提高独占设备的利用率。 Spooling技术是实现虚拟设备的一种技术。它利用可共享磁盘的一部分空间，来模拟独占的I/O设备。以空间换时间 * 假脱机输出：以打印机为例 Spooling实际是一种缓冲技术。进程要打印时，系统并不为它分配打印机，而是把待打印的数据缓冲到一个独立的磁盘文件上，形成待打印文件队列。之后，Spooling系统一次一个地将打印队列上的文件送打印机打印。这种技术又叫缓输出技术。 * （7）出错处理 绝大多数错误是与设备密切相关的，一般由设备驱动程序来处理。 处理设备驱动程序处理不了的错误（重试几次操作后，仍有错误）。将错误信息报告调用者。 * 大部分I/O软件都包含在操作系统中，有一小部分是由与用户程序连接在一起的库函数构成的。 [例] 用户程序中的库函数： count=read(fd, buffer, nbytes); 程序运行期间，库函数read将与该程序连接在一起形成一个可执行文件装入主存。 这些函数通常只是将系统调用时所需要的参数放在合适的位置，由系统调用实现真正的操作。如“Printf”将调用“write”系统调用。 4. 用户空间的I/O软件 * 读文件的I/O操作步骤 用户进程发出一个读文件的系统调用。 设备独立I/O软件检查参数的正确性。若正确，再检查高速缓存中有无要读的信息块。若有，则从缓冲区直接读到用户区。若无，转3) 执行物理I/O。独立于设备的I/O软件将设备的逻辑名转换成物理名，检查设备操作权限。将I/O请求排队，阻塞用户进程且等待I/O完成。 核心执行设备驱动程序，分配缓冲区，准备接收数据，且向设备控制寄存器发启动读命令。 * 设备控制器控制设备，执行数据传输。 当采用DMA控制器控制传输时，一个块传输完成，硬件产生一个中断。 CPU响应中断，转磁盘的中断处理程序。检查中断原因和设备的执行状态，若出错，则向设备驱动程序发信号，若可重试，则再启动设备重传一次；否则，向上报告错误。若传输正确，将数据传输给指定的用户进程空间，将等待进程唤醒并且放入就绪队列，等待调度。 当用户进程被调度执行时，从I/O系统调用的断点恢复执行。 * 6.2.3 同步I/O和异步I/O 同步I/O：进程发出I/O请求后阻塞等待，直到数据传输完成后被唤醒，之后才能访问被传输的数据。 异步I/O：允许进程发出I/O请求后继续运行。将来I/O完成后的通知方式：设置进程地址空间内的某个变量；通过触发信号或软件中断；进程执行流之外的某个回调函数。 对于不必进行缓冲读写的快速I/O，使用同步I/O更有效；对于需要很长时间的I/O操作，可使用异步I/O。 * 6.3 磁盘管理 1. 提高磁盘I/O速度的主要途径 选择性能好的磁盘。如 IDE、SCSI 采用好的调度算法 设置磁盘高速缓冲区 * 2. 磁盘的类型 硬盘和软盘；固定头磁盘和活动头磁盘。 固定头磁盘：每条道上都有一个读/写磁头，用于大容量磁盘，并行读/写。 移动头磁盘：每个盘面仅配有一个磁头。 3. 访问磁盘块的时间：寻道时间、旋转延迟时间、读/写传输时间。 4. 磁盘分配方法 连续分配；链接分配；索引分配 * 5. 调度算法 先来先服务：最简单，易实现，又公平合理。 最短寻道时间优先：在将磁头移向下一请求磁道时，总是选择移动距离最小的磁道。 扫描法：读/写磁头在由磁盘的一端向另一端移动时，随时处理所到达磁道上的服务请求。 SCAN：扫描（电梯法） C-SCAN：循环扫描 LOOK：查询 C-LOOK：循环查询 * 45．（7分）假设计算机系统采用C-SCAN（循环扫描）磁盘调度策略，使用2KB的内存空间记录16384个磁盘块的空闲状态。 （1）请说明在上述条件如何进行磁盘块空闲状态的管理。 （2）设某单面磁盘的旋转速度为每分钟6 000转，每个磁道有100个扇区，相邻磁道间的平均移动时间为1ms。若在某时刻，磁头位于100号磁道处，并沿着磁道号增大的方向移动，磁道号的请求队列为50、90、30、120，对请求队列中的每个磁道需读取1个随机分布的扇区，则读完这4个扇区总共需要多少时间？需要给出计算过程。 * （3）如果将磁盘替换为随机访问的Flash半导体存储器（如U盘、SSD盘等），是否有比CSCAN更高效的磁盘调