计算机操作系统6单元1节.ppt

2. 多通路I/O系统的设备分配 假定某进程n向系统提出I/O请求，要求为它分配一台I/O设备。于是系统可选取该类设备中的任何一台设备分配给该进程。其步骤如下：  (1) 根据要求I/O的进程n所提供的设备类型， 检索SDT表，找到第一个该类物理设备的UCB，由状态信息可知其忙闲情况。若忙， 则检查第二个物理设备的UCB。若该类型的全部设备都处于忙碌状态， 表明该类设备已分配完毕。进程n的此次I/O请求无法满足， 只好把进程n插入到等待该类设备的队列中。 只要在该类设备中有一个空闲设备，系统便可对其计算分配该设备给进程n的安全性。 若安全，则把设备分配给进程n，否则将其插入该类设备的等待队列。 (2) 当系统把第i个设备分配给进程n后，便可通过检查与此设备相连的第一个CUCB，而得知该控制器是否忙碌；若忙， 再检查第二个CUCB表。若与此设备相连的所有的控制器都忙，则表明无控制器可分配给设备i。只要设备i不是该类设备中的最后一个，便可返回到步骤(1)，试图再找下一个空闲设备；否则，仍将该进程插入控制器等待队列中。 (3) 若有空闲的控制器，便可进一步检查与此控制器相连的第一个通道是否忙碌。若忙，再查看第二个CCB表，若与此控制器相连的全部通道都忙，表明无通道可分配给控制器j。只要控制器j不是该设备i的最后一个控制器，便返回到步骤(2)，试图找出一个空闲的控制器，否则，将该进程插入通道等待队列。 若有空闲通道可用，则此次设备分配成功，将相应的设备、控制器和通道分配给进程n，接着便可启动I/O设备，开始信息传送。 多通路I/O系统设备分配的流程示于图 6.21。 图 6.21 设备分配流程图 图 6.22 I/O系统概貌 1. I/O系统概貌 6.7.1 I/O系统的结构 6.7 Windows NT的I/O系统 NT执行体的I/O系统接收用户态和核心态进程的I/O请求， 以不同的方式传送到I/O设备。I/O系统由一组负责处理各种设备的输入/输出部件构成。 这些部件有：  (1) I/O管理程序；  (2) 文件系统；  (3) 缓冲存储管理器(Cache Manager)；  (4) 设备驱动程序(Device Driver)；  (5) 网络转发程序(NetWork Redirector)和网络服务程序(Network Server)。 2. I/O管理程序 I/O管理程序建立了NT执行体的I/O模型，它实现与设备无关的输入/输出，即它并不进行实际的I/O处理。它的主要工作是建立一个代表I/O操作的I/O请求包IRP(I/O Request Packet)，把IRP传送给适当的驱动程序并在I/O完成后处理其结果，最后撤消IRP。 与此相反，驱动程序接收IRP，执行IRP规定的操作，并在完成后将IRP传回I/O管理程序或通过驱动程序再传到另一驱动程序， 以求进一步的处理。  I/O系统采用包驱动方式，每个I/O请求都用一个I/O请求包来表达。每个IRP是一个数据结构，用以控制在每一操作步骤上的I/O操作的处理。 3. 虚拟文件 除了I/O管理程序，该结构中还有四类驱动程序：文件系统、缓冲存储管理程序、 设备驱动程序、网络转发程序。要把这四类功能、特性均不相同的部件组合在一起，并建立一个一体化的统一系统，必须进行高层的抽象，建立一个统一的逻辑模型。 NT建立的逻辑模型吸收了UNIX I/O系统的概念，认为“所有的读写数据都看成是直接送往虚拟文件的字节流”。虚拟文件用文件描述符表示， 处理虚拟文件就像处理一个真正的文件。由操作系统判定这个虚拟文件究竟是设备、管道、网络还是磁盘上的真正文件。 图 6.23 打开一个文件对象 6.7.2 驱动程序模型 每一个驱动程序都由以下标准成套(或组合)组成： (1) 一个初始化程序；  (2) 一组调度程序；  (3) 一个启动I/O的程序；  (4) 一个中断服务程序；  (5) 一个中断服务DPC(延迟过程调用)程序；  (6) 一个完成例程；  (7) 一个撤消I/O例程；  (8) 一个卸载例程；  (9) 一个出错记录例程。 6.7.3 异步I/O操作 图 6.24 同步I/O操作 同步I/O操作过程可归纳如下：  (1) 按用户要求，I/O管理程序为之形成IRP， 并把它传送给驱动程序， 由驱动程序完成I/O操作。  (2) 设备完成I/O操作后，发中断请求，设备驱动程序中的中断处理程序进行