操作系統(tǒng)設(shè)備管理優(yōu)秀課件

1、第五章 操作系統(tǒng)設(shè)備管理訾小超1本章主要內(nèi)容：概述設(shè)備管理的目標(biāo)設(shè)備的類(lèi)型設(shè)備和OS的通信方式設(shè)備管理和分配設(shè)備維護(hù)設(shè)備分配設(shè)備管理的向上接口磁盤(pán)調(diào)度Linux的設(shè)備管理21、概述1-1、為何要引入設(shè)備管理設(shè)備千差萬(wàn)別，即使同類(lèi)設(shè)備也會(huì)存在實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)和接口方面的區(qū)別。如果讓使用者（應(yīng)用程序）直接操縱設(shè)備。會(huì)加重應(yīng)用程序設(shè)計(jì)者的負(fù)擔(dān)。應(yīng)用程序依賴(lài)于具體的設(shè)備，應(yīng)用程序的移植性比較差。設(shè)備利用率低。根源：無(wú)法實(shí)現(xiàn)設(shè)備共享對(duì)一些低速設(shè)備，難以協(xié)調(diào)處理器和外設(shè)的速率不匹配問(wèn)題31-2、操作系統(tǒng)設(shè)備管理的要求和目標(biāo)為用戶(hù)提供方便、統(tǒng)一的設(shè)備使用界面。提高外部設(shè)備利用率，盡量提高并行程度實(shí)現(xiàn)程序與設(shè)備的無(wú)關(guān)

2、性。要解決快速的處理器與慢速的I/O設(shè)備之間的操作匹配的問(wèn)題：緩沖區(qū)、預(yù)讀、緩寫(xiě)等手段。設(shè)備管理要實(shí)現(xiàn)這些緩沖區(qū)的建立、分配、釋放與回收。41-3、設(shè)備管理和使用的軟件層次關(guān)系底層通信（中斷處理）：實(shí)現(xiàn)軟件和硬件設(shè)備的通信。設(shè)備驅(qū)動(dòng)：接受來(lái)自上層的抽象操作請(qǐng)求，并負(fù)責(zé)操作的具體實(shí)施。主要組成：與設(shè)備打交道的軟件部分。共享支持、緩沖區(qū)支持等。對(duì)用戶(hù)層的形式上統(tǒng)一的I/O接口：每個(gè)I/O調(diào)用接口對(duì)應(yīng)具體的設(shè)備抽象操作。使用設(shè)備的用戶(hù)級(jí)程序：通過(guò)調(diào)用所提供的接口來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的使用或控制。51-4、設(shè)備的類(lèi)型設(shè)備種類(lèi)比較多，每種的特征差別很大。分類(lèi)方式不一，可以從多個(gè)角度進(jìn)行分類(lèi)。設(shè)備外在功能（使用者

3、的角度）：輸入設(shè)備輸出設(shè)備存儲(chǔ)設(shè)備設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸方式上（設(shè)備研制者）：塊設(shè)備字符設(shè)備流設(shè)備6設(shè)備的存在形式上（OS角度）：物理設(shè)備邏輯設(shè)備設(shè)備的使用形式（使用和OS管理角度）：共享設(shè)備獨(dú)占設(shè)備72、設(shè)備和OS間的通信控制方式2-1、通信的硬件原理：I/O設(shè)備組成：機(jī)械部件（實(shí)施部件）：具體實(shí)現(xiàn)設(shè)備的操作。電子部件（接口部件）：又叫設(shè)備控制器，直接外接用于控制和數(shù)據(jù)通信的電纜線(xiàn)。操作系統(tǒng)與控制器直接打交道，發(fā)送操作命令，或收發(fā)數(shù)據(jù)?？刂破鹘邮誒S發(fā)來(lái)的操作指令，控制機(jī)械部件完成相應(yīng)操作。8設(shè)備控制器的接口特征簡(jiǎn)單的通信接口只要通過(guò)一根信號(hào)線(xiàn)的高低電平就能通信。對(duì)復(fù)雜的設(shè)備，可能很多字節(jié)的內(nèi)容需要

4、訪(fǎng)問(wèn)（設(shè)置或查詢(xún)），總的來(lái)講分為兩類(lèi)：控制類(lèi)：一般稱(chēng)為控制寄存器。OS通過(guò)設(shè)置控制寄存器，向設(shè)備發(fā)出操作指令?；蛲ㄟ^(guò)查詢(xún)控制寄存器來(lái)獲知設(shè)備的工作狀態(tài)。數(shù)據(jù)類(lèi)：一般稱(chēng)為數(shù)據(jù)寄存器。OS通過(guò)設(shè)置數(shù)據(jù)寄存器傳出控制參數(shù)，或進(jìn)行數(shù)據(jù)I/O。數(shù)據(jù)寄存器可能包含多個(gè)。9為每位或每個(gè)控制寄存器提供一根或一組信號(hào)線(xiàn)（太多的信號(hào)線(xiàn)）直接相連是不現(xiàn)實(shí)的。為兼容CPU的體系結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)地址的概念。把所有寄存器統(tǒng)一進(jìn)行編址，一般而言這種編址是連續(xù)的（假定0-50字節(jié)）。訪(fǎng)問(wèn)時(shí)：將設(shè)備的控制器與系統(tǒng)總線(xiàn)相連先發(fā)地址信號(hào)，然后訪(fǎng)問(wèn)對(duì)應(yīng)的寄存器。10設(shè)備的I/O地址設(shè)備內(nèi)部的I/O編址：局限于單個(gè)設(shè)備整個(gè)系統(tǒng)I/O編址：需

5、要把單個(gè)設(shè)備的I/O編址映射到系統(tǒng)全局編址。一般利用偏移映射即可與內(nèi)存統(tǒng)一編址：同一般的內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)操作。與內(nèi)存分開(kāi)編址：需要使用專(zhuān)門(mén)的I/O指令訪(fǎng)問(wèn)設(shè)備控制器的寄存器在設(shè)備接入之后，需要分配合適的I/O地址。設(shè)備內(nèi)部的I/O地址要映射到所分配的I/O地址上。112-2、通信控制方式的類(lèi)型詢(xún)問(wèn)（輪詢(xún)）方式：詢(xún)問(wèn)方式又稱(chēng)程序直接控制方式。OS發(fā)出操作指令（設(shè)置控制寄存器）后，設(shè)備控制器收到指令控制設(shè)備機(jī)械部件開(kāi)始工作，工作完成之后設(shè)置設(shè)備控制寄存器的相應(yīng)狀態(tài)位。OS檢查設(shè)備控制寄存器的狀態(tài)位，才能確定硬件操作是否完成。為了確定操作是否完成，需要不斷進(jìn)行詢(xún)問(wèn)。12中斷方式：中斷控制器引入后，外圍設(shè)備有

6、了反映其狀態(tài)的硬件基礎(chǔ)。在操作完成之后，設(shè)備控制器在設(shè)置設(shè)備控制寄存器的相應(yīng)狀態(tài)位的同時(shí)，還要中斷控制器發(fā)送信號(hào)。中斷控制器向CPU發(fā)送中斷信號(hào)CPU收到中斷信號(hào)后，調(diào)用相應(yīng)的處理程序：檢查設(shè)備控制寄存器的狀態(tài)位，進(jìn)行相應(yīng)處理。 中斷方式消除了程序查詢(xún)方式的忙式測(cè)試，提高了CPU資源的利用率 。13中斷控制器支持的中斷數(shù)量有限，每個(gè)進(jìn)行了編號(hào)。設(shè)備接入系統(tǒng)后，需要分配中斷號(hào)。一般情況下，多個(gè)設(shè)備不能共享同一中斷號(hào)。中斷是重要的資源，設(shè)備在接入到系統(tǒng)中，需要分配合適的中斷編號(hào)。沒(méi)有合適的中斷編號(hào)設(shè)備就不能正常工作。14DMA方式：主存和I/O設(shè)備之間設(shè)計(jì)自動(dòng)化的數(shù)據(jù)通路，在主存和I/O設(shè)備之間成

7、塊傳送數(shù)據(jù)過(guò)程中，不需要CPU干預(yù)。 I/O設(shè)備能直接與主存交換數(shù)據(jù)而不占用CPU，CPU資源的利用率再次得到提高 。DMA不僅設(shè)有中斷機(jī)構(gòu)，而且，還增加了DMA傳輸控制機(jī)構(gòu)。若出現(xiàn)DMA與CPU同時(shí)經(jīng)總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)主存，CPU把總線(xiàn)占有權(quán)周期性讓給DMA。DMA方式線(xiàn)路簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，但功能較差（只能實(shí)現(xiàn)單塊數(shù)據(jù)傳輸），不能滿(mǎn)足復(fù)雜的IO要求。 系統(tǒng)中支持DMA的設(shè)備數(shù)量是有限的，一般為四個(gè)。設(shè)備接入系統(tǒng)后，需要向DMA控制器申請(qǐng)。15I/O通道技術(shù)：工作方式：I/O通道是一種硬件設(shè)施，帶有專(zhuān)用處理器的，是有很強(qiáng)I/O處理功能的智能部件?？梢元?dú)立地完成系統(tǒng)處理器交付的I/O操作任務(wù)，通道具有自己專(zhuān)

8、門(mén)的指令集，即通道指令。通道執(zhí)行來(lái)自處理器的通道程序，完成后向系統(tǒng)處理器發(fā)出中斷，請(qǐng)求結(jié)束。特征：I/O通道能夠一次實(shí)現(xiàn)多個(gè)離散的數(shù)據(jù)塊的傳輸。I/O通道又叫輸入/輸出處理器。通道屬于高端系統(tǒng)配置，一般只在大型機(jī)系統(tǒng)中存在。16分類(lèi)：字節(jié)多路通道主要用于連接大量低、中速的I/O設(shè)備，每次傳輸一個(gè)字節(jié)：以字節(jié)為單位交叉地工作，當(dāng)為一臺(tái)設(shè)備傳送一個(gè)字節(jié)后，立即轉(zhuǎn)去為另一臺(tái)設(shè)備傳送一個(gè)字節(jié)。選擇通道主要用于支持高速設(shè)備（如磁盤(pán)），每次只對(duì)與一個(gè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸是以塊為單位，每次可以傳輸一批數(shù)據(jù)。每當(dāng)一個(gè)輸入輸出操作請(qǐng)求完成后，再選擇與通道相連接的另一設(shè)備。成組多路通道以分時(shí)方式同時(shí)執(zhí)行幾道

9、通道程序，方別實(shí)現(xiàn)幾個(gè)高速設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)組多路通道的實(shí)質(zhì)是：對(duì)通道程序采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)的硬件實(shí)現(xiàn)。 172-3、中斷處理中斷的基本類(lèi)型：一般PC機(jī)支持15個(gè)中斷，具體類(lèi)型主要有：時(shí)鐘中斷：I/O中斷：磁盤(pán)、鍵盤(pán)等系統(tǒng)請(qǐng)求中斷：用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)用等的特殊功能報(bào)警中斷：程序錯(cuò)誤中斷：除零等機(jī)器錯(cuò)誤中斷：硬件設(shè)備故障或異常。18中斷響應(yīng)和實(shí)現(xiàn)的大致流程：設(shè)備向中斷控制器發(fā)送中斷信號(hào)中斷控制器比較各個(gè)中斷的優(yōu)先級(jí)，如果有沒(méi)有被屏蔽的中斷。中斷控制器向CPU發(fā)送中斷信號(hào)。CPU現(xiàn)場(chǎng)保存后，通過(guò)詢(xún)問(wèn)中斷控制器，確定中斷源（中斷號(hào)）。通過(guò)中斷號(hào)，找到對(duì)應(yīng)的中斷處理程序。中斷處理結(jié)束后，原運(yùn)行在核心態(tài)：

10、恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，轉(zhuǎn)向被中斷的任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行。原運(yùn)行在用戶(hù)態(tài)：檢查調(diào)度標(biāo)志、信號(hào)設(shè)置標(biāo)志。如果被設(shè)置，進(jìn)行相應(yīng)處理。否則恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，繼續(xù)執(zhí)行。192-4、時(shí)鐘中斷和處理時(shí)鐘的概念和用途系統(tǒng)時(shí)鐘：相當(dāng)于一個(gè)鐘表，是進(jìn)行與時(shí)間相關(guān)的活動(dòng)的依據(jù)，如在時(shí)間片調(diào)度方式下，如何判斷時(shí)間片是否用完，如何判斷鬧鐘到期等。鬧鐘：每個(gè)程序都可以設(shè)置鬧鐘，通過(guò)倒計(jì)時(shí)的方式實(shí)現(xiàn)。倒計(jì)時(shí)時(shí)間為0，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)用所設(shè)置的鬧鐘函數(shù)。20系統(tǒng)時(shí)鐘的維護(hù)：在計(jì)算機(jī)沒(méi)有啟動(dòng)時(shí)。主板上包含了一個(gè)類(lèi)似石英鐘的物理時(shí)鐘在記錄時(shí)間的流逝和變化。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，OS從物理時(shí)鐘讀取當(dāng)前時(shí)間，保存在全局變量里。時(shí)間度量單位為tick。每過(guò)一個(gè)tick（一般是

11、20毫秒），時(shí)鐘芯片都會(huì)向CPU發(fā)送一個(gè)時(shí)鐘中斷。中斷處理程序：時(shí)鐘全局變量加1。檢查是否有與時(shí)間相關(guān)的任務(wù)。21中斷處理的技巧（時(shí)鐘中斷為例）：緊急任務(wù)：時(shí)鐘變量加1非緊急任務(wù)：當(dāng)前進(jìn)程運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)量增加。檢查當(dāng)前時(shí)間片是否用完。計(jì)算所有進(jìn)程的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)。鬧鐘是否到期，處理函數(shù)。睡眠時(shí)間是否到了，需要喚醒相應(yīng)進(jìn)程。22技巧：只把緊急任務(wù)放在時(shí)鐘中斷處理程序中。把非緊急任務(wù)在中斷處理程序外，延遲處理。具體延遲處理時(shí)間在：核心態(tài)回到用戶(hù)態(tài)時(shí)。Linux采用就是這種方式，延遲的處理叫底半部處理。233、設(shè)備管理和分配3-1、緩沖區(qū)和緩沖區(qū)管理：緩存區(qū)存在的背景：提高CPU和外設(shè)的并行度緩解外設(shè)速度

12、慢的瓶頸緩沖區(qū)分類(lèi)：硬件緩沖：有些設(shè)備中會(huì)包含專(zhuān)門(mén)的硬件寄存器等用于緩沖。軟件緩沖：直接在主存中。24軟件緩沖的分類(lèi)：?jiǎn)尉彌_：一個(gè)緩沖，外設(shè)和CPU互斥進(jìn)行操作。雙緩沖：設(shè)置兩個(gè)緩沖區(qū)，交替使用。 循環(huán)緩沖：類(lèi)似于循環(huán)隊(duì)列，依次使用。緩沖池：系統(tǒng)維護(hù)一組大小相同的緩沖區(qū)，進(jìn)程和設(shè)備按需要申請(qǐng)，使用完后重新歸入緩沖池中。253-2 設(shè)備分配功能和目標(biāo)為進(jìn)程或作業(yè)分配所需的設(shè)備。充分發(fā)揮設(shè)備的使用效率，盡可能避免死鎖。分配方式：靜態(tài)分配:作業(yè)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，一次性分配給所有可能使用到的設(shè)備。缺點(diǎn)：設(shè)備利用率低優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，不會(huì)出現(xiàn)死鎖。動(dòng)態(tài)分配：進(jìn)程使用設(shè)備時(shí)再進(jìn)行相應(yīng)分配設(shè)備利用高，可能會(huì)出現(xiàn)死鎖。2

13、63-3、設(shè)備分配的原則設(shè)備請(qǐng)求管理要使用設(shè)備時(shí)必須提供進(jìn)行I/O操作的有關(guān)信息，指出執(zhí)行I/O的邏輯設(shè)備名（如設(shè)備號(hào)）、操作類(lèi)型、傳送數(shù)據(jù)的數(shù)目、信息源或目的地址等。存放進(jìn)行I/O操作的信息的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為I/O請(qǐng)求塊。如在UNIX系統(tǒng)中，系統(tǒng)的I/O請(qǐng)求塊的內(nèi)容是包含在緩沖區(qū)控制塊buf中。在請(qǐng)求I/O時(shí)，首先請(qǐng)求分配緩沖區(qū)，然后把與操作有關(guān)的信息寫(xiě)到buf中，并把這個(gè)buf掛到請(qǐng)求設(shè)備的I/O請(qǐng)求隊(duì)列中去。27b_actfb_actlav_forw av_forw av_forw iobuf buf buf swbuf 圖5-13 設(shè)備I/O請(qǐng)求隊(duì)列 28先請(qǐng)求先服務(wù)系統(tǒng)按先后次序組成I/O請(qǐng)

14、求隊(duì)列，每個(gè)設(shè)備一個(gè)隊(duì)列。當(dāng)新的I/O請(qǐng)求塊生成后，把該塊掛在相應(yīng)設(shè)備的I/O請(qǐng)求隊(duì)列的隊(duì)尾。設(shè)備空閑時(shí)，從該設(shè)備的I/O請(qǐng)求隊(duì)列的隊(duì)首取出一個(gè)請(qǐng)求塊，并按這個(gè)請(qǐng)求塊的要求進(jìn)行I/O操作。29進(jìn)程優(yōu)先級(jí)高的優(yōu)先服務(wù)系統(tǒng)按請(qǐng)求進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)由高到低次序組成I/O請(qǐng)求隊(duì)列，每個(gè)設(shè)備一個(gè)隊(duì)列。當(dāng)新的I/O請(qǐng)求塊生成后，根據(jù)請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)把該塊掛在相應(yīng)設(shè)備的I/O請(qǐng)求隊(duì)列中的合適位置。設(shè)備空閑時(shí)，從該設(shè)備的I/O請(qǐng)求隊(duì)列的隊(duì)首取出一個(gè)請(qǐng)求塊，并按這個(gè)請(qǐng)求塊的要求進(jìn)行I/O操作。303-4、設(shè)備分配技術(shù)獨(dú)占設(shè)備：同時(shí)只能分配給一個(gè)請(qǐng)求進(jìn)程。共享設(shè)備：同時(shí)可以一個(gè)設(shè)備分配給多個(gè)請(qǐng)求進(jìn)程。虛擬設(shè)備：用一個(gè)物理設(shè)備

15、來(lái)同時(shí)模擬多個(gè)獨(dú)占設(shè)備，達(dá)到設(shè)備共享的目的，提高設(shè)備利用率。313-5、SPOOLING技術(shù)背景和目標(biāo)：SPOOLing系統(tǒng)可以進(jìn)行作業(yè)的批處理。整個(gè)系統(tǒng)由三部分組成：第一部分輸入作業(yè)和數(shù)據(jù)到輸入井（磁盤(pán)）中，稱(chēng)為假脫機(jī)輸入第二部分是從磁盤(pán)輸入井中提取作業(yè)交CPU執(zhí)行，稱(chēng)為作業(yè)管理部分第三部分是從磁盤(pán)輸出井（磁盤(pán)）中選擇一個(gè)作業(yè)的輸出將其送往打印機(jī)輸出，稱(chēng)為假脫機(jī)輸出。三部分的工作在一定條件可以互相重疊執(zhí)行323-6、設(shè)備獨(dú)立性背景：同類(lèi)設(shè)備有多臺(tái)，如果作業(yè)申請(qǐng)?jiān)O(shè)備時(shí)指定某一臺(tái)具體的物理設(shè)備，當(dāng)指定的某臺(tái)設(shè)備有故障時(shí)該作業(yè)也就不能投入運(yùn)行。如果還有好的同類(lèi)設(shè)備可以替代，這種設(shè)計(jì)顯然不合理。解決

16、思路：為了解決這一問(wèn)題，通常用戶(hù)不指定特定的設(shè)備，而指定邏輯設(shè)備，使得用戶(hù)作業(yè)和物理設(shè)備獨(dú)立開(kāi)來(lái)，再通過(guò)其它途徑建立邏輯設(shè)備和物理設(shè)備之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，我們稱(chēng)這種特性為“設(shè)備獨(dú)立性”。具有設(shè)備獨(dú)立性的系統(tǒng)中，用戶(hù)編寫(xiě)程序時(shí)使用的設(shè)備與實(shí)際使用的設(shè)備無(wú)關(guān)，亦即邏輯設(shè)備名。設(shè)備管理的功能之一就是把邏輯設(shè)備名轉(zhuǎn)換成物理設(shè)備名。33設(shè)備獨(dú)立性的好處：用戶(hù)與物理的外圍設(shè)備無(wú)關(guān)，系統(tǒng)增減或變更外圍設(shè)備時(shí)程序不必修改；易于對(duì)付輸入輸出設(shè)備的故障，例如，某臺(tái)行式打印機(jī)發(fā)生故障時(shí)，可用另一臺(tái)替換，甚至可用磁帶機(jī)或磁盤(pán)機(jī)等不同類(lèi)型的設(shè)備代替。提高了系統(tǒng)的可靠性，增加了外圍設(shè)備分配的靈活性，能更有效地利用外圍設(shè)備資源

17、，實(shí)現(xiàn)多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)。344、設(shè)備管理的上層統(tǒng)一接口4-1、背景I/O設(shè)備數(shù)量很多，特性差別很大，應(yīng)用程序難以直接操作設(shè)備操作系統(tǒng)的設(shè)備管理需要隱藏設(shè)備的操作細(xì)節(jié)。需要解決兩個(gè)問(wèn)題：如何用統(tǒng)一的方式來(lái)標(biāo)示設(shè)備。如何用同統(tǒng)一的方法來(lái)表示設(shè)備的不同操作354-2、設(shè)備的命名在Linux/unix下，設(shè)備是以文件名的形式來(lái)表示的。如/dev/tty0，這些文件叫設(shè)備文件。設(shè)備文件的名字供應(yīng)用程序使用，把設(shè)備文件和對(duì)應(yīng)的設(shè)備（或設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序）聯(lián)系起來(lái)的是設(shè)備文件的兩個(gè)屬性：主設(shè)備號(hào)：通過(guò)主設(shè)備號(hào)就可以找到相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 。同種類(lèi)型的設(shè)備如果驅(qū)動(dòng)相同，主設(shè)備號(hào)可以相同。次設(shè)備號(hào)：它作為傳給驅(qū)動(dòng)程序

18、的參數(shù)指定具體的物理設(shè)備 。364-3、設(shè)備操作的統(tǒng)一接口實(shí)現(xiàn)思路操作系統(tǒng)對(duì)上提供若干高級(jí)I/O系統(tǒng)調(diào)用：getc, putc, read , write ,seek, open, close等。這些調(diào)用接口同普通文件的調(diào)用接口。這些I/O系統(tǒng)調(diào)用對(duì)應(yīng)抽象的I/O操作，包含對(duì)I/O設(shè)備的控制：請(qǐng)求、相應(yīng)、處理控制、緩沖等。對(duì)這些抽象I/O操作請(qǐng)求，不同的設(shè)備具有不同的理解，對(duì)應(yīng)不同的設(shè)備動(dòng)作?？傊和ㄟ^(guò)抽象的I/O操作把應(yīng)用程序與復(fù)雜的I/O設(shè)備控制隔離開(kāi)來(lái)。關(guān)鍵技術(shù)：如何把抽象I/O操作和具體的操作實(shí)現(xiàn)（設(shè)備控制）聯(lián)系起來(lái)。374-4、設(shè)備控制表設(shè)備控制表DCT包含多個(gè)表項(xiàng)，每個(gè)設(shè)備對(duì)應(yīng)一個(gè)

19、表項(xiàng)。每個(gè)表項(xiàng)對(duì)應(yīng)一個(gè)設(shè)備，內(nèi)容包括：設(shè)備描述符設(shè)備地址設(shè)備屬性設(shè)備狀態(tài)384-5、設(shè)備開(kāi)關(guān)表設(shè)備開(kāi)關(guān)表實(shí)現(xiàn)抽象操作到設(shè)備具體操作的映射。標(biāo)準(zhǔn)的文件操作接口-針對(duì)特定設(shè)備的具體實(shí)現(xiàn)函數(shù)395、磁盤(pán)調(diào)度5-1、磁盤(pán)的物理特性硬件組成：磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器：是機(jī)械部分，包括：驅(qū)動(dòng)電機(jī)，讀寫(xiě)磁頭，及相應(yīng)的控制電路。磁盤(pán)控制器：實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的邏輯接口接受來(lái)自CPU（或通道）指令，命令磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器完成具體操作一個(gè)磁盤(pán)控制器可以控制多個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行操作。單個(gè)磁盤(pán)的存儲(chǔ)組織以塊為單位進(jìn)行存儲(chǔ)組織，塊大小一般為512字節(jié)，一塊被稱(chēng)為一個(gè)扇區(qū)。塊是多維編址的：驅(qū)動(dòng)器號(hào)、磁面號(hào)、磁道號(hào)、扇區(qū)號(hào)，四個(gè)參數(shù)才能唯一確定一個(gè)扇區(qū)

20、。40磁盤(pán)操作請(qǐng)求和響應(yīng)磁盤(pán)操作請(qǐng)求包含參數(shù)：操作類(lèi)型（輸入或輸出）、（首）扇區(qū)地址、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)內(nèi)存地址。如果磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器空閑，請(qǐng)求可以立即得到服務(wù)。否則排隊(duì)等候。一個(gè)請(qǐng)求完成后，檢查是否有排隊(duì)等候的請(qǐng)求，若有，開(kāi)始為請(qǐng)求進(jìn)行服務(wù)。磁盤(pán)操作的時(shí)間消耗尋道時(shí)間：把讀寫(xiě)頭移動(dòng)到相應(yīng)磁道上的時(shí)間；等待時(shí)間：等待指定扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到讀寫(xiě)頭下面的時(shí)間；數(shù)據(jù)傳送時(shí)間：磁盤(pán)和內(nèi)存之間發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間。磁盤(pán)調(diào)度的目標(biāo)提高有效的數(shù)據(jù)吞吐率。減少請(qǐng)求的平均等待時(shí)間。415-2、先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法算法思想：按請(qǐng)求的時(shí)間順序，依次進(jìn)行服務(wù)優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單對(duì)每個(gè)請(qǐng)求看似“公平”缺點(diǎn)：尋道時(shí)間長(zhǎng)，磁頭移動(dòng)幅度大。例如：當(dāng)前位

21、置53，服務(wù)請(qǐng)求隊(duì)列98-183-37-122-14-124-65-67。總共需要移動(dòng)640個(gè)磁道。425-3、最短尋道時(shí)間優(yōu)先調(diào)度算法思想：尋道時(shí)間一般與磁頭當(dāng)前位置（所在磁道）和目標(biāo)磁道間的差值成正比。優(yōu)先響應(yīng)尋道時(shí)間最短的請(qǐng)求。該請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的磁道與其它請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的磁道相比，離當(dāng)前磁頭最近。優(yōu)點(diǎn)：尋道時(shí)間較短，服務(wù)效率較高，服務(wù)平均等待時(shí)間較短。例如：當(dāng)前位置53，服務(wù)請(qǐng)求隊(duì)列98-183-37-122-14-124-65-67。服務(wù)順序53-65-67-37-14-98-122-124-183：總共需要移動(dòng)236個(gè)磁道。缺點(diǎn)：公平性差，可能會(huì)出現(xiàn)服務(wù)請(qǐng)求長(zhǎng)期得不到服務(wù)，甚至餓死。尋道時(shí)間并非最優(yōu)。435-4、掃描法（電梯調(diào)度法）算法思想：磁頭從一端出發(fā)向另一端移動(dòng)，移動(dòng)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)有請(qǐng)求對(duì)應(yīng)磁頭下的磁道，就對(duì)該請(qǐng)求提供服務(wù)。到另一端后，開(kāi)始反向移動(dòng)，遇到請(qǐng)求進(jìn)行服務(wù)。算法特點(diǎn):每個(gè)請(qǐng)求的等待時(shí)間不均勻，且平均等待時(shí)間長(zhǎng)。如到達(dá)另一端反向時(shí)，將掃描的是剛剛掃描