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第四章    设备管理

第四章    设备管理. 第一节  设备目标和功能 第二节  缓冲技术 第三节  虚拟设备技术. 第一节  设备目标和功能. 设备目标 提高设备利用率 方便用户使用 设备功能 跟踪记录设备状态 设备分配 实现 I/O 操作 实现缓冲区管理. 第二节  缓冲技术. 通道的概念 通道的类型 字节多路通道 (Byte Multiplexor Channel) 数组选择通道 (Block Selector Channel) 数组多路通道 (Block Multiplexor Channel). 字节多路通道. 数组选择通道.

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第四章    设备管理

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Presentation Transcript

  1. 第四章    设备管理 • 第一节  设备目标和功能 • 第二节  缓冲技术 • 第三节  虚拟设备技术

  2. 第一节 设备目标和功能 • 设备目标 • 提高设备利用率 • 方便用户使用 • 设备功能 • 跟踪记录设备状态 • 设备分配 • 实现I/O操作 • 实现缓冲区管理

  3. 第二节  缓冲技术 • 通道的概念 • 通道的类型 • 字节多路通道(Byte Multiplexor Channel) • 数组选择通道(Block Selector Channel) • 数组多路通道(Block Multiplexor Channel)

  4. 字节多路通道

  5. 数组选择通道 字节多路通道不适于连接高速设备，这推动了按数组方式进行数据传送的数组选择通道的形成。这种通道虽然可以连接多台高速设备，但由于它只含有一个分配型子通道，在一段时间内只能执行一道通道程序， 控制一台设备进行数据传送， 致使当某台设备占用了该通道后，便一直由它独占， 即使是它无数据传送，通道被闲置， 也不允许其它设备使用该通道， 直至该设备传送完毕释放该通道。可见，这种通道的利用率很低。

  6. 数组多路通道 数组选择通道虽有很高的传输速率，但它却每次只允许一个设备传输数据。数组多路通道是将数组选择通道传输速率高和字节多路通道能使各子通道(设备)分时并行操作的优点相结合而形成的一种新通道。它含有多个非分配型子通道， 因而这种通道既具有很高的数据传输速率，又能获得令人满意的通道利用率。也正因此，才使该通道能被广泛地用于连接多台高、中速的外围设备，其数据传送是按数组方式进行的。

  7. 缓冲管理 • 缓冲的引入 • 缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。 • 减少对CPU的中断频率， 放宽对CPU中断响应时间的限制。 • 提高CPU和I/O设备之间的并行性。

  8. 单缓冲(Single Buffer)

  9. 双缓冲(Double Buffer)

  10. 双机通信时缓冲区的设置

  11. 循环缓冲 R是空缓冲区，G是满缓冲，C是现行缓冲区，Nextg指向下一个G ，Nexti指向 下一个R ，Current指向当前使用的缓冲区。

  12. Nexti指针追赶上Nextg指针。意味着输入进程输入数据速度大于计算进程速度，称为计算受限。Nexti指针追赶上Nextg指针。意味着输入进程输入数据速度大于计算进程速度，称为计算受限。 • Nextg指针追赶上Nexti指针。意味着输入进程输入数据速度小于计算进程速度，称为I/O受限。

  13. 缓冲池的组成 • 对于既可用于输入又可用于输出的公用缓冲池， 其中至少应含有以下三种类型的缓冲区：① 空(闲)缓冲区； ② 装满输入数据的缓冲区； ③ 装满输出数据的缓冲区。 为了管理上的方便，可将相同类型的缓冲区链成一个队列，于是可形成以下三个队列： • 空缓冲队列emq。 • 输入队列inq。 • 输出队列outq。

  14. 缓冲区的工作方式

  15. 第三节  虚拟设备技术 • 设备分配概念 • 设备分配中的数据结构 • 设备控制表 DCT • 系统设备表 SDT • 控制器表 COCT • 通道表 CHCT

  16. SPOOLing技术 为了缓和CPU的高速性与I/O设备低速性间的矛盾而引入了脱机输入、 脱机输出技术。 该技术是利用专门的外围控制机， 将低速I/O设备上的数据传送到高速磁盘上；或者相反。事实上， 当系统中引入了多道程序技术后，完全可以利用其中的一道程序，来模拟脱机输入时的外围控制机功能，把低速I/O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控制机的功能，把数据从磁盘传送到低速输出设备上。这样，便可在主机的直接控制下，实现脱机输入、 输出功能。 此时的外围操作与CPU对数据的处理同时进行， 我们把这种在联机情况下实现的同时外围操作称为SPOOLing(Simultaneaus Periphernal Operating On-Line)，或称为假脱机操作。

  17. SPOOLing系统的组成

  18. 设备驱动程序的功能和特点 • 设备驱动程序的功能 (1) 接收由I/O进程发来的命令和参数， 并将命令中的抽象要求转换为具体要求，例如，将磁盘块号转换为磁盘的盘面、 磁道号及扇区号。 (2) 检查用户I/O请求的合法性，了解I/O设备的状态，传递有关参数，设置设备的工作方式。 (3) 发出I/O命令，如果设备空闲，便立即启动I/O设备去完成指定的I/O操作；如果设备处于忙碌状态，则将请求者的请求块挂在设备队列上等待。 (4) 及时响应由控制器或通道发来的中断请求，并根据其中断类型调用相应的中断处理程序进行处理。 (5) 对于设置有通道的计算机系统，驱动程序还应能够根据用户的I/O请求，自动地构成通道程序。

  19. 设备驱动程序的特点 (1) 驱动程序主要是指在请求I/O的进程与设备控制器之间的一个通信和转换程序。 (2) 驱动程序与设备控制器和I/O设备的硬件特性紧密相关， 因而对不同类型的设备应配置不同的驱动程序。 (3) 驱动程序与I/O设备所采用的I/O控制方式紧密相关。 (4) 由于驱动程序与硬件紧密相关， 因而其中的一部分必须用汇编语言书写。

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