第6章输入输出系统资料.ppt

* Spooling系统是对脱机输入输出工作的模拟，它必须有高速大容量且可随机存取的外存支持。在该系统中，用一道程序来模拟脱机输入时外围设备控制器的功能，把低速输入设备上的数据传送到高速磁盘上；再用另一道程序来模拟脱机输出时外围设备控制器的功能，把数据从磁盘上传送到低速输出设备上。这样，便可以在主机的直接控制下，实现脱机输入输出功能。 假脱机打印机系统主要有以下三部分：磁盘缓冲区、打印缓冲区、假脱机管理进程和假脱机打印进程 * 取消假脱机管理进程，为打印机建立一个打印机守护进程 打印机守护进程是允许使用打印机的唯一进程。 若守护进程正在睡眠，便将它唤醒，按目录中第一个文件中的说明进行打印；若无事可做，又去睡眠，等待用户进程再次发来打印请求 除打印机守护进程之外，还有服务器守护进程和网络守护进程。 为用户在磁盘缓冲区中申请一个空闲盘块，并将要打印的数据送入其中，将该盘块的首地址返回给请求进程。另一部分由请求进程自己完成，每个要求打印的进程首先生产一份要求打印的文件，然后将用户请求打印文件放入假脱机文件队列（目录）中。 守护进程是允许使用该独占设备的唯一进程，所有其他进程都不能直接使用该设备，只能将对该设备的使用要求写入一份文件中，放在假脱机目录中 * * 为了缓和CPU和I/O设备速度不匹配的矛盾，提高CPU和I/O设备的并行性，在现代OS中，几乎所有的I/O设备与处理机交换数据时，都用了缓冲区。 * 在单缓冲情况下，每当用户进程发出一I/O请求时，OS便在主存中为之分配一缓冲区。 在字符设备输入时，缓冲区用于暂存用户输入的一行数据，在输入期间，用户进程被挂起以等待数据输入完毕；在输出时，用户进程将一行数据输入到缓冲区后，继续执行处理。当用户进程已有第二行数据输出时，如果第一行数据尚未被提取完毕，则此时用户进程应阻塞。 * 为了加快输入和输出速度，提高设备利用率，人们又引入了双缓冲区机制，也称为缓冲对换（Buffer Swapping）。在设备输入时，先将数据送入第一缓冲区，装满后便转向第二缓冲区。此时OS可以从第一缓冲区中移出数据，并送入用户进程。接着由CPU对数据进行计算。 * * 计算进程和输入进程可利用两个过程来使用循环缓冲区。 Getbuf过程。当计算进程要使用缓冲区中的数据时，可调用该过程。 Releasebuf过程。当计算进程把C缓冲区中的数据提取完毕时，便调用该过程将缓冲区G释放。当输入进程把缓冲区装满时，也调用该进程将缓冲区释放。 * 上述的缓冲区仅适用于某特定的I/O进程和计算进程，因而它们属于专用缓冲。当系统较大时，将会有许多这样的循环缓冲，这不仅消耗大量内存空间，而且利用率不高。为提高缓冲区的利用率，目前广泛流行缓冲池，在池中设置了多个可供若干个进程共享的缓冲区。 * 磁盘存储器管理的主要任务:为文件分配存储空间 合理地组织文件地存储方式，以提高访问速度 提高磁盘存储空间地利用率 提高磁盘I/O速度，改善文件性能 确保文件系统的可靠性（备份） * 1) 固定头磁盘 这种磁盘在每条磁道上都有一读/写磁头，所有的磁头都被装在一刚性磁臂中。通过这些磁头可访问所有各磁道，并进行并行读/写，有效地提高了磁盘的I/O速度。这种结构的磁盘主要用于大容量磁盘上。 2) 移动头磁盘 每一个盘面仅配有一个磁头，也被装入磁臂中。为能访问该盘面上的所有磁道，该磁头必须能移动以进行寻道。可见，移动磁头仅能以串行方式读/写，致使其I/O速度较慢；但由于其结构简单，故仍广泛应用于中小型磁盘设备中。 图中是移动头磁盘 现在的硬盘,无论是ide还是scsi,采用的都是温彻思特“技术,都有以下特点： 1。磁头，盘片及运动机构密封。 2。固定并高速旋转的镀磁盘片表面平整光滑。 3。磁头沿盘片径向移动。 4。磁头对盘片接触式启停，但工作时呈飞行状态不与盘片直接接触。 * 磁盘设备在工作时以恒定速率旋转，为了读写，磁盘必须能移动到所要求的磁道上，并等待所要求的扇区的开始位置旋转到磁头下，然后再开始读或写数据。故可把对磁盘访问时间分成以下三个部分： 1) 寻道时间Ts—— 指把磁臂(磁头)移动到指定磁道上所经历的时间。 2) 旋转延迟时间Tτ——指定扇区移动到磁头下面所经历的时间。 3) 传输时间Tt——把数据从磁盘读出或向磁盘写入数据所经历的时间。 对磁盘的实际访问时间由以上三部分时间组成的，而且对大多数磁盘，寻道时间占其中的大部分，所以减少平均寻道时间可以显著地改善磁盘系统的性能。 * 分析： r=10 000转/分=10 000转/60秒（6ms/转） （课本中的 r 为磁盘每秒钟的转数） Ts=6ms 旋转延迟时间Tr：指定扇区移动到磁头下面所经历的时间 Tr=1/2