Chapter-05(输入输出).ppt

* 磁头臂调度策略 几种不同调度算法的比较 * 错误处理 具有一个坏扇区的磁盘磁道 用备用扇区替换坏扇区 移动所有扇区以回避坏扇区 * 时钟时钟硬件 可编程时钟 * 时钟软件 (1) 维护日时间的三种方式 * 时钟软件 (2) 用单个时钟模拟多个定时器 * 时钟软件的主要功能 维护日期时间 防止进程超时运行 对CPU的使用情况记帐 处理用户进程提出的alarm系统调用 为系统本身的各个部分提供监视定时器 完成概要剖析、监视和统计信息收集 * 软定时器 可引发定时中断的辅助可编程时钟 用于应用程序特定的目的 若中断频率较低,不会有任何问题 避免了中断的软定时器 无论何时当内核因某种原因在运行时,在它返回到用户态之前,它都要检查实时时钟以了解软定时器是否到期 软定时器性能的好坏取决于内核返回用户态的情况 * Summary I/O设备管理软件的目标和功能 I/O设备数据传输的控制方式 I/O设备的调度策略 高速缓存和缓冲区 假脱机技术 * 与设备无关的 I/O 软件 (3) (a) 无缓冲的输入 (b) 用户空间中的缓冲 (c) 内核空间中的缓冲接着复制到用户空间 (d) 内核空间中的双缓冲 1、设备独立性的概念 　　为了提高OS的可适应性和可扩展性，在现代OS中都毫无例外地实现了设备独立性(Device Independence)，也称为设备无关性。其基本含义是: 应用程序独立于具体使用的物理设备。为了实现设备独立性而引入了逻辑设备和物理设备这两个概念。 在应用程序中，使用逻辑设备名称来请求使用某类设备；而系统在实际执行时，还必须使用物理设备名称。因此，系统须具有将逻辑设备名称转换为某物理设备名称的功能。 设备独立性软件 　　1) 设备分配时的灵活性 　　当应用程序(进程)以物理设备名称来请求使用指定的某台设备时，如果该设备已经分配给其他进程或正在检修，而此时尽管还有几台其它的相同设备正在空闲，该进程却仍阻塞。但若进程能以逻辑设备名称来请求某类设备时，系统可立即将该类设备中的任一台分配给进程，仅当所有此类设备已全部分配完毕时，进程才会阻塞。 设备独立性软件 　　2) 易于实现I/O重定向 　　所谓I/O重定向，是指用于I/O操作的设备可以更换(即重定向)，而不必改变应用程序。例如，我们在调试一个应用程序时，可将程序的所有输出送往屏幕显示；而在程序调试完后，如需正式将程序的运行结果打印出来，此时便须将I/O重定向的数据结构——逻辑设备表中的显示终端改为打印机，而不必修改应用程序。I/O重定向功能具有很大的实用价值，现已被广泛地引入到各类OS中。 设备独立性软件 2．设备独立性软件 　　驱动程序是一个与硬件(或设备)紧密相关的软件。为了实现设备独立性，必须再在驱动程序之上设置一层软件，称为设备独立性软件。 设备独立性软件的主要功能可分为以下两个方面： 设备独立性软件 　　(1) 执行所有设备的公有操作。这些公有操作包括: 　　① 对独立设备的分配与回收； 　　② 将逻辑设备名映射为物理设备名，进一步可以找到相应物理设备的驱动程序； 　　③ 对设备进行保护，禁止用户直接访问设备； 　　④ 缓冲管理，即对字符设备和块设备的缓冲区进行有效的管理，以提高I/O的效率； 　　 设备独立性软件 　　⑤ 差错控制，由于在I/O操作中的绝大多数错误都与设备无关，故主要由设备驱动程序处理，而设备独立性软件只处理那些设备驱动程序无法处理的错误； ⑥ 提供独立于设备的逻辑块，不同类型的设备信息交换单位是不同的，读取和传输速率也各不相同，设备独立性软件应负责隐藏这些差异，对逻辑设备使用并向高层软件提供大小统一的逻辑数据块。 设备独立性软件 　　(2) 向用户层(或文件层)软件提供统一接口。无论何种设备，它们向用户所提供的接口应该是相同的。例如，对各种设备的读操作，在应用程序中都使用read；而对各种设备的写操作，也都使用write。 设备独立性软件 3、逻辑设备名到物理设备名映射的实现 　　1) 逻辑设备表 　　为了实现设备的独立性，系统必须设置一张逻辑设备表(LUT，Logical Unit Table)，用于将应用程序中所使用的逻辑设备名映射为物理设备名。在该表的每个表目中包含了三项：逻辑设备名、物理设备名和设备驱动程序的入口地址。 设备独立性软件 3、逻辑设备名到物理设备名映射的实现 　　当进程用逻辑设备名请求分配I/O设备时，系统为它分配相应的物理设备，并在LUT上建立一个表目，填上应用程序中使用的逻辑设备名和系统分配的物理设备名，以及该设备驱动程序的入口地址。当以后进程再利用该逻辑设备名请求I/O操作时，系统通过查找LUT，便可找到物理设备和驱动程序。 设备独立性软件 　　2)