华东理工815操作系统第19讲讲述.ppt

缓冲池（1） 1、缓冲池：将系统内所有的缓冲区统一管理起来，就形成了能用于输入/输出的缓冲池。缓冲池通常由若干大小相同的缓冲区组成，是系统的公用资源，任何进程都可以申请使用缓冲池中的各个缓冲区。 2、缓冲池的组成（数据结构） 三个队列：空缓冲队列emq、装满输入数据队列inq、装满输出数据队列outq 四个工作缓冲区： 收容输入数据的缓冲区、提取输入数据的缓冲区、收容输出数据的缓冲区、提取输出数据的缓冲区 3、Getbuf过程和Putbuf过程 Procedure Getbuf(type) begin wait(rs(type)); wait(ms(type)); B(number):=Takebuf(type); signal(ms(type)); end 4、操作系统对缓冲池的管理--工作方式 4、操作系统对缓冲池的管理--工作方式 输入进程需要输入数据时：输入设备 收容输入缓冲区-getbuf(emq) 1)从空缓冲队列的队首取一空缓冲区用作收容输入缓冲区 2)输入设备将数据输入收容输入缓冲区并装满 3)将此缓冲区挂到装满输入数据队列队尾。 计算进程需要输入数据时：提取输入缓冲区 CPU -getbuf(inq) 1)从装满输入数据队列队首取一满缓冲区用作提取输入缓冲区 2)CPU从提取输入缓冲区中取出数据至用完 3)将空缓冲区挂到空缓冲队列队尾。 4、操作系统对缓冲池的管理--工作方式 计算进程需要输出数据时：CPU 收容输出缓冲区-getbuf(emq) 1)从空缓冲队列队首取一空缓冲区用作收容输出缓冲区 2)CPU将数据输入其中并装满 3)将收容输出缓冲区挂到装满输出数据队列队尾。 输出进程需要输出数据时：提取输出缓冲区 输出设备-getbuf(outq) 1)从装满输出数据队列队首取一满缓冲区用作提取输出缓冲区 2)输出设备从中取出数据至用完 3)将空缓冲区挂到空缓冲队列队尾 5.4 I/O 软件 ●I/O 软件的设计目标和原则 ●中断处理程序 ●设备驱动程序 ●设备独立性软件 ●用户层的I/O软件 5.4.1 I/O软件的设计目标和原则 总体设计目标 高效性 确保I/O设备和CPU并行执行，提高资源利用率 通用性 提供简单抽象、清晰统一的接口，采用统一标准的方法，来管理所有的设备和所需的I/O操作 采用层次结构的I/O软件 低层软件 实现与硬件相关的操作，屏蔽硬件的具体细节 高层软件 向用户提供一个简洁、友好、规范的接口 5.4.1 I/O软件的设计目标和原则 I/O软件应达到以下几个目标 与具体设备无关 屏蔽设备的具体细节，向高层提供抽象的逻辑设备，并完成逻辑设备和具体物理设备的映射 统一命名 所有软件都以逻辑名称访问设备，与具体设备无关 5.4.1 I/O软件的设计目标和原则 I/O软件应达到以下几个目标（续） 对错误的处理 尽可能在接近硬件的层面处理错误 缓冲技术 设备的分配和释放 I/O控制方式 合理选择I/O控制方式，例打印机（中断驱动）、磁盘（DMA控制方式） 5.4.1 I/O软件的设计目标和原则 层次式结构的I/O软件（四个层次） 用户层软件 实现与用户交互的接口，用户可直接调用在用户层提供的、与I/O操作有关的库函数，对设备操作 设备独立性软件 负责实现与设备驱动器的统一接口、设备命名、设备保护以及设备的分配与释放，提供存储空间 5.4.1 I/O软件的设计目标和原则 层次式结构的I/O软件（四个层次）（续） 设备驱动程序 与硬件直接相关，负责具体实现系统对设备发出的操作指令，驱动I/O设备工作的驱动程序 中断处理程序 用于保存被中断进程的CPU环境，转入相应的中断处理程序进行处理，处理完后再恢复被中断进程的现场后返回到被中断进程 5.4.2 中断处理程序 中断处理层的主要工作 进行进程上下文的切换 对处理中断信号源进行测试 读取设备状态 修改进程状态 中断处理程序的处理过程 唤醒被阻塞的驱动程序进程 保护被中断进程的CPU环境 分析中断原因，转入相应的设备处理程序 进行中断处理 恢复被中断进程的现场 5.4.3 设备驱动程序 是I/O进程与设备控制器之间的通信程序，常以进程的形式存在，主要任务 接收上层软件发来的抽象I/O要求 转换为具体要求后，发送给设备控制器，启动设备去执行 将由设备控制器发来的信号传送给上层软件 修改进程状态 设备驱动程序的功能 设备处理方式 设备驱动程序的特点 设备驱动程序的