第十一章 I/O管理和磁盘调度

2015-06-24 20:32:31   10  举报

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AI智能生成

第十一章，阳光透过窗户洒在书桌上，照亮了那本翻开的书页。主人公坐在桌前，眼神专注，手指轻轻滑过每一个字，仿佛在与书中的人物进行对话。他的眉头微微皱起，似乎被书中的情节深深吸引。窗外的风轻轻吹动窗帘，带来了一丝清凉。他抬起头，看着窗外的世界，眼中闪过一丝思索。他知道，这一章的结束，意味着新的一章即将开始。他深吸一口气，再次投入到书的世界中。这一刻，时间仿佛静止，只有他和书，以及他们之间的对话。

作者其他创作

大纲/内容

了解

I/O Buffer

单缓冲

用户进程发出I/O请求后，操作系统在内存中分配一块缓冲区，输入传送的数据被放到缓冲区中，传输完成后将该块转移到用户空间，并立刻请求另一块。设C是输入请求间的计算时间，T是输入一块需要的时间，M是将块转移到用户空间的时间执行时间是：max（C,T）+M

双缓冲

在一个进程往这一个缓冲区中传送数据的同时，操作系统正在清空另一个缓存区。单缓冲时I/O设备必须等待读取缓冲区中数据被完全读出才能再次写入，双缓冲设置两块缓存区域以平滑这种趋势。我们可以粗略估计块的执行时间位max（C，T），当C>=T是进程将不需要等待I/O，当C

循环缓冲

当爆发性的执行大量的I/O操作时，则仅有双缓冲就不够了，这种情况下使用多于两个缓冲的方案来缓解，这种缓冲区域自身被当成循环区域使用。

I/O 设备划分

面向块的I/O设备

将信息保存在块中，块的大小通常是固定的，传输过程中一次传送一块。

面向流的I/O设备

以字节流的方式输入输出数据。

Cache的作用

利用了局部性原理保存最近访问的数据块，用于提高更好的磁盘性能。

理解

三种I/O模式

程序控制的I/O

中断控制的I/O

DMA

DMA操作

当处理器想读/写一块数据时，它通过向DMA模块发送以下信息来给DMA模块发出一条读/写命令： 1.有一个读/写操作请求，通过在处理器和DMA模块之间使用读写控制线发送。 2.相关的I/O设备地址，通过数据线传送 3.从存储器中度或者往存储器中写的起始单元，在数据线上传送，并由DMA模块保存在其地址寄存器中。 4.读/写的字数，再次通过数据线传送，并由DMA模块保存在其数据计数器寄存器中。然后处理器可以继续其它工作，此时已经把这个I/O操作委托给DMA模块，传送结束后，DMA再给处理器发送一个中断请求。

驱动程序的概念

驱动程序是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序，相当于硬件的接口，操作系统只能通过这个接口，才能控制硬件设备的工作

描述I/O的功能层次

逻辑I/O

逻辑I/O层将I/O设备视为逻辑资源，不关心底层的细节。逻辑I/O代表用户进程管理的一般I/O功能，允许它们根据设备标识符以及诸如打开、关闭、读取等操作与设备打交道。

设备I/O

请求的操作和数据（缓冲的数据、记录等）被转换成适当的I/O指令序列、通道命令和控制器指令。

调度和控制

关于I/O操作的排队、调度和控制发生在这一层，可以在这一次处理中断，收集和报告I/O 状态。这一层是与I/O设备真正打交道的软件层。

一次磁盘读/写涉及的时间因素

寻道时间

机械臂移动到数据所在轨道的时间