ch5—5.4缓冲技术5.5驱动调度技术5.6设备分配5.7虚拟设备.pptVIP

5.4缓冲技术 5.4.1 单缓冲 5.4.2 双缓冲 5.4.3 多缓冲 5.4缓冲技术(1) 引入缓冲技术的目的 ?改善中央处理器与外围设备之间速度不配的矛盾， ?协调逻辑记录大小与物理记录大小不一致， ?提高CPU和I/O设备的并行性。 缓冲技术(2)缓冲技术实现基本思想 进程执行写操作输出数据时，向系统申请一个缓冲区，若为顺序写请求，则不断把数据填到缓冲区，直到被装满。此后，进程继续它的计算，系统将缓冲区内容写到I/O设备上。 进程执行操作输入数据时，向系统申请一个缓冲区，系统将一个物理记录的内容读到缓冲区，根据进程要求，把当前需要的逻辑记录从缓冲区中选出并传送给进程。 在输出数据时，只有在系统还来不及腾空缓冲而进程又要写数据时，它才需要等待； 在输入数据时，仅当缓冲区空而进程又要从中读取数据时，它才被迫等待。 5.4.1 单缓冲 对于块设备,单缓冲机制如下工作： 数据处理过程 数据处理时间约为max[C，T]+M， 进程 系统 设备 5.4.2 双缓冲(1) 输入数据时，首先填满缓冲区1,操作系统可从缓冲区1把数据送到用户进程区,用户进程便可对数据进行加工计算;与此同时，输入设备填充缓冲区2 当缓冲区1空出后，输入设备再次向缓冲区1输入。操作系统又可把缓冲区2的数据传送到用户进程区,用户进程开始加工缓冲2的数据。 双缓冲(2) 传输和处理一块的时间(1) 如果CT，由于M远小于T，在将磁盘上的一块数据传送到缓冲区其间，计算机已完成将另一个缓冲区中的数据传送到用户区并对这块数据进行计算的工作，一块数据的传输和处理时间为T、即max(C,T)，显然，这种情况下可保证块设备连续工作； 双缓冲(3) 传输和处理一块的时间(2) 如果CT，当上一块数据计算完毕后，需把一个缓冲区中的数据传送到用户区，花费时间为M，再对这块数据进行计算，花费时间为C，所以，一块数据的传输和处理时间为C+M、即max(C,T)+M，这种情况下进程不必要等待I/O。 双缓冲(4) 进程 系统 设备 (1)CT，MT max(C,T)=T，保证设备连续工作。 (2)CT, MT max(C,T)+M=C+M，保证进程不等I/O。 5.4.3 多缓冲(1) 操作系统从主存区域中分配一组缓冲区组成循环缓冲，每个缓冲区的大小等于物理记录的大小。多缓冲的缓冲区是系统的公共资源，可供各个进程共享，并由系统统一分配和管理。 缓冲区可用途分为：输入缓冲区，处理缓冲区和输出缓冲区。 5.5 驱动调度技术(1) 5.5.1 存储设备的物理结构 5.5.2 循环排序 5.5.3 优化分布 5.5.4 搜查定位 5.5.5 独立磁盘冗余阵列 5.5.6 提高磁盘I/O速度的一些方法 驱动调度技术(2) 驱动调度和驱动调度算法。 驱动调度能减少为若干个I/O请求服务所需的总时间，提高系统效率、除了I/O请求的优化排序外，信息在辅助存储器上的排列方式，存储空间分配方法都能影响存取访问速度。 5.5.1 存储设备的物理结构(1) 顺序存取存储设备是严格依赖信息的物理位置进行定位和读写的存储设备 具有存储容量大、稳定可靠、卷可装卸和便于保存等优点 存储设备的物理结构(2)直接存取存储设备 磁盘是一种直接(随机)存取存储设备。每个物理记录有确定的位置和唯一的地址，存取任何一个物理块所需的时间几乎不依赖于此信息的位置。 访问磁盘记录参数：柱面号、磁头号、块号 5.5.2循环排序(1) 考虑磁道保存4个记录的旋转型设备，假定收到四个I/O请求。 请求次序 记录号 （1） 读记录4 （2） 读记录3 （3） 读记录2 （4） 读记录1 循环排序(2)多种I/O请求排序方法 ?方法1：按照I/O请求次序读记录4、3、2、1，平均用1/2周定位，再加上1/4周读出记录，总处理时间等于3周，即60毫秒。 ?方法2：如果次序为读记录1、2、3、4。总处理时间等于1.5周，即30毫秒。 ?方法3：如果知道当前读位置是记录3，则采用次序为读记录4、1、2、3。总处理时间等于１周，即20毫秒。 5.5.3 优化分布(1) 考虑10个逻辑记录A，B……，J被存于旋转型设备上，每道存放10个记录，安排如下： 物理块