第六讲输入输出管理.ppt

本讲完 * 、 系统必须考虑到这种方案的约束条件，即INOUT( 初始状态除外)。 从设备输入信息的操作和提取信息的操作共用环形缓冲时有一定的同步关系:OUTIN。当OUT到达IN时，处理数据的进程必等待。由于该方案是个环形链;故当IN指针达到最后一个缓冲区时，它将指向START指 当IN到达OUT时，从设备输入信息的操作也必须等待。? 四、缓冲池 环形缓冲区一般用于特定的进程，属于专用缓冲区，当系统较大时，将会有许多这样的环形缓冲区，这不仅要消耗大量的内存空间，利用率也不高。 为了提高缓冲区的利用率，目前广泛流行公用缓冲池，池中的缓冲区可供多个进程共享。 ? 缓冲池由内存中一组大小相等的缓冲区组成，池中各缓冲区的大小与用于I/O的设备的基本信息单位相似，缓冲池属于系统资源，由系统进行管理。 缓冲池中各缓冲区可用于输出信息，也可用于输入信息，并可根据需要组成各种缓冲区队列。 缓冲池技术示意图 缓冲区1 hin sin sout hout 缓冲区m 缓冲区n 缓冲区k 收容输入 提取输出 I/O设备 提取输入 收容输出 CPU 缓冲池中工作缓冲区 6.3 磁盘调度 6.3.1 常见存储外设 （1）光学存储设备 CD-ROM； CD-R,CD-RW。 （2）磁盘 数据组织 一个磁盘有多个盘面组成，盘面有同心圆磁道组成，磁道有扇区组成，扇区为基本传输单位。 物理特性 单磁头，多磁头。 多磁头活动头磁盘平面示意图 存取装置 主轴 动臂 盘片 柱面 磁道 读写头 多磁头活动头磁盘立体示意图 6.3.2 磁盘调度 一、磁盘的访问时间 读写一次磁盘信息所需的时间可分解为：寻道时间、旋转时间、传输时间。 (1)寻道时间Ts。一般磁盘的平均寻道时间一般为5-l0ms。 (2)旋转时间Tr（寻区时间）。硬盘的旋转速度为5400-10 OOOrpm。10 OOOrpm相当于每6ms转一周。因此，速度为10 OOOrpm时，平均旋转时间为3ms（半周）。软盘的转速通常在300-60Orpm之间，因此平均旋转时间在100-200ms之间。 (3)传输时间Tt，Tt的大小与每次所访问的字节数b及旋转速度有关，表示为： 其中r为旋转速度，单位为转／秒,N为一个磁道中的总字节数。 一、磁盘的访问时间 磁盘的访问时间为： 由上式可以看出，在磁盘的访问时间中，一次读取数据的多少与磁盘的访问时间有一定的关系。但在读取相同大小的数据时，访问时间又与要访问数据的组织有一定关系。 一、磁盘的访问时间 解： （1）如果文件尽可能紧密地保存在磁盘上，也就是说，文件占据了8个（2560/320）相邻磁道中的所有扇区，这就是通常所说的顺序组织。读第一个磁道的时间如下。 平均寻道 10ms 旋转时间 3ms 读320个扇区 6ms 共计 19ms 例：已知磁盘的寻道时间为10ms，旋转速度为10 000rpm，每个磁道有320个扇区，每个扇区512字节，假设读取一个包含2560个扇区的文件，文件的大小是1. 3MB。试估计磁盘的访问时间。 解：（1） 如果在读其余的磁道时，不需要寻道时间，那么后面的每个磁道的读取时间是3+6=9ms,读取整个文件的访问时间为： 总访问时间T=19+7×9=82ms=0.082s 例：已知磁盘的寻道时间为10ms，旋转速度为10 000rpm，每个磁道有320个扇区，每个扇区512字节，假设读取一个包含2560个扇区的文件，文件的大小是1. 3MB。试估计磁盘的访问时间。 解：（2）如果采用随机访问。也即访问随机分布在磁盘上的扇区。对于每个扇区的访问时间为T1： 二、减少寻道时间的方法 --------选择合适的调度策略 为提高磁盘传输效率，软件应着重考虑减少寻道时间和延迟时间。 减少寻道时间是提高磁盘传输效率的关键。因为“寻道时间”在几十毫秒时间量级。 操作系统磁盘驱动程序可以通过对磁盘的访问请求顺序合理调度多道进程，达到减少磁盘平均服务时间的目的。 调度策略： FCFS（First Come First Served）； SSTF（Shortest Seek Time First）最短服务时间优先； SCAN调度(电梯调度法）； C-SCAN调度（单向扫描响应请求）； LOOK调度、 C-LOOK调度（是scan和c-scan的改进）。 1）FCFS调度。 假设磁盘请求队列中所涉及的柱面号（或磁道号）为Queue=98,183,37,112,14,124,65,67,磁头的初始位