輸入輸出系統(tǒng)

I/O設(shè)備：輸入輸出和存儲(chǔ)功能的設(shè)備

I/O設(shè)備的分類

按傳輸?shù)乃俣龋?/p>

低速設(shè)備（如鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、語(yǔ)音輸入輸出設(shè)備）? 中速設(shè)備（如行式打印機(jī)、激光打印機(jī)等）

高速設(shè)備（如磁帶機(jī)、磁盤(pán)機(jī)、光盤(pán)機(jī)等）。

設(shè)備按信息交換的單位分類

塊設(shè)備：用于存儲(chǔ)信息。對(duì)于信息的存取總是以數(shù)據(jù)塊為單位。典型例子是磁盤(pán)。該類設(shè)備基本特征是傳輸速率較高，另一特征是可尋址。

字符設(shè)備：用于數(shù)據(jù)的輸入和輸出。基本單位是字符。如交互式終端、打印機(jī)等。其基本特征是傳輸速率較低，另一特征是不可尋址。

設(shè)備按其共享屬性分類

獨(dú)占設(shè)備：指在一段時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)用戶、進(jìn)程訪問(wèn)的設(shè)備，即臨界資源。應(yīng)互斥的訪問(wèn)之。

共享設(shè)備：指在一段時(shí)間內(nèi)允許多個(gè)進(jìn)程同時(shí)訪問(wèn)的設(shè)備。對(duì)每一時(shí)刻而言仍然是一個(gè)進(jìn)程訪問(wèn)。如磁盤(pán)。

虛擬設(shè)備：指通過(guò)虛擬技術(shù)將一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備變換為若干臺(tái)邏輯設(shè)備，供若干個(gè)用戶（進(jìn)程）同時(shí)使用。

設(shè)備按其使用特性分類：

存儲(chǔ)設(shè)備、輸入＼輸出設(shè)備

I/O通道

其主要目的是為了建立獨(dú)立的I/O操作，去解放CPU。在設(shè)置通道后，CPU只需向通道發(fā)送一條I/O指令。通道完成任務(wù)后向CPU發(fā)中斷信號(hào)。

控制功能：CPU與設(shè)備控制器

數(shù)據(jù)傳輸：內(nèi)存與外設(shè)

I/O控制方式

程序I/O方式，使用輪詢的可編程I/O方式。CPU浪費(fèi)

終端驅(qū)動(dòng)I/O方式，使用中斷的可編程I/O方式。CPU用較短的時(shí)間進(jìn)行中斷處理。

直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)方式(MDA),以數(shù)據(jù)塊為單位，高效。缺點(diǎn)：不連續(xù)的數(shù)據(jù)塊，不能一次處理

I/O通道控制方式，通道時(shí)硬件，配合著通道程序

設(shè)備分配

前提：大中型計(jì)算機(jī)

DS：設(shè)備控制表、控制器控制表、通道控制表、系統(tǒng)設(shè)備表

獨(dú)占設(shè)備分配步驟：分配設(shè)備、分配控制器、分配通道

SPOOLing技術(shù)（假脫機(jī)）

定義

為緩和CPU的高速性與I/O設(shè)備低速性間的矛盾而引入了脫機(jī)輸入、脫機(jī)輸出技術(shù)。該技術(shù)是利用專門(mén)的外圍控制機(jī)，將低速設(shè)備上的數(shù)據(jù)傳送到高速磁盤(pán)上；或者相反。這樣就可以在主機(jī)的直接控制下實(shí)現(xiàn)脫機(jī)輸入輸出。此時(shí)外圍操作與CPU對(duì)數(shù)據(jù)的處理同時(shí)進(jìn)行，我們把這種在聯(lián)機(jī)情況下實(shí)現(xiàn)的同時(shí)外圍操作稱為SPOOLing（Simultaneaus Periphernal Operating On—Line），或稱為假脫機(jī)操作。

組成

輸入井和輸出井。是磁盤(pán)上開(kāi)辟的兩個(gè)大存儲(chǔ)空間。輸入井模擬脫機(jī)輸入的磁盤(pán)設(shè)備，輸出井模擬脫機(jī)輸出時(shí)的磁盤(pán)。

輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)。在內(nèi)存中開(kāi)辟兩個(gè)緩沖區(qū)，輸入緩沖區(qū)暫存由輸入設(shè)備送來(lái)的數(shù)據(jù)，后送輸入井；輸出緩沖區(qū)暫存從輸出井送來(lái)的數(shù)據(jù)，后送輸出設(shè)備。

輸入進(jìn)程和輸出進(jìn)程。利用兩個(gè)進(jìn)程模擬脫機(jī)I/O時(shí)的外圍處理機(jī)。

井管理程序。用于控制作業(yè)與磁盤(pán)井之間信息的交換。

特點(diǎn)

提高了I/O的速度。利用輸入輸出井模擬成脫機(jī)輸入輸出，緩和了CPU和I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾。

將獨(dú)占設(shè)備改造為共享設(shè)備。并沒(méi)有為進(jìn)程分配設(shè)備，而是為進(jìn)程分配一存儲(chǔ)區(qū)和建立一張I/O請(qǐng)求表。

實(shí)現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能。多個(gè)進(jìn)程同時(shí)使用一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備，虛擬成了多臺(tái)設(shè)備。

打印機(jī)是獨(dú)占設(shè)備，通過(guò)虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)“共享”的模擬

緩沖區(qū)管理

引入

緩和CPU與I/O設(shè)備間速度不匹配矛盾。

減少對(duì)CPU的中斷頻率，放寬對(duì)CPU中斷響應(yīng)時(shí)間的限制

提高CPU和I/O設(shè)備之間的并行性。

方法

單緩沖（效率低）

雙緩沖區(qū)（效率比較高，當(dāng)輸入輸出速度不匹配時(shí)效率受影響）

循環(huán)緩沖區(qū)（解決輸入和輸出速度相差甚遠(yuǎn)的影響）

緩沖池（解決多進(jìn)程緩沖過(guò)程中內(nèi)存利用率的問(wèn)題）

磁盤(pán)管理

9個(gè)進(jìn)程先后提出讀盤(pán)請(qǐng)求訪問(wèn)的磁道號(hào)為：55；58；39；18；90；160 150 38 184目前磁頭停留在100道。

先來(lái)先服務(wù)（FCFS）

優(yōu)點(diǎn)：公平、簡(jiǎn)單

缺點(diǎn)：未對(duì)尋道進(jìn)行優(yōu)化

最短尋道時(shí)間優(yōu)先（SSTF）

優(yōu)點(diǎn)：尋道優(yōu)化

缺點(diǎn)：可能導(dǎo)致某些進(jìn)程發(fā)生“饑餓”。

掃描SCAN算法

優(yōu)點(diǎn)：較好的尋道性能

缺點(diǎn)：“不巧”的進(jìn)程嚴(yán)重推遲

循環(huán)掃描算法CSCAN

優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)程的延遲變小了

FSCAN算法本算法是N-Step-SCAN算法的簡(jiǎn)化。

任務(wù)調(diào)度 虛擬化

版權(quán)聲明：本文內(nèi)容由網(wǎng)絡(luò)用戶投稿，版權(quán)歸原作者所有，本站不擁有其著作權(quán)，亦不承擔(dān)相應(yīng)法律責(zé)任。如果您發(fā)現(xiàn)本站中有涉嫌抄襲或描述失實(shí)的內(nèi)容，請(qǐng)聯(lián)系我們jiasou666@gmail.com 處理，核實(shí)后本網(wǎng)站將在24小時(shí)內(nèi)刪除侵權(quán)內(nèi)容。

版權(quán)聲明：本文內(nèi)容由網(wǎng)絡(luò)用戶投稿，版權(quán)歸原作者所有，本站不擁有其著作權(quán)，亦不承擔(dān)相應(yīng)法律責(zé)任。如果您發(fā)現(xiàn)本站中有涉嫌抄襲或描述失實(shí)的內(nèi)容，請(qǐng)聯(lián)系我們jiasou666@gmail.com 處理，核實(shí)后本網(wǎng)站將在24小時(shí)內(nèi)刪除侵權(quán)內(nèi)容。