第二十三讲 设备驱动及驱动调度.pptVIP

第 二 十 三 讲  设 备 驱 动及 驱 动 调 度 5.6 设备处理 一、设备驱动程序 又叫设备处理进程，介于I/O进程与设备控制器之间的通信程序。 1、设备驱动程序功能 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，将磁盘块号转换为磁盘的盘面、 磁道号及扇区号。 检查I/O请求合法性和设备状态，传递有关参数，设置设备的工作方式。 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。 向控制器的命令寄存器发出控制指令，形成通道程序，由控制器启动外设控制外设传输。  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。 4）传送必要的参数； 例如磁盘读写时，将要传送的字节数和主存 目的地址送入控制器寄存器； 5）工作方式的设置 ； 对奇偶校验方式、数据字节长度等的设置； 6）启动I/O设备。 向控制器的命令寄存器发送相应控制命令。 二、中断处理程序的处理过程 唤醒被阻塞的驱动程序进程； 保护被中断进程的CPU环境； 分析中断的原因、转入相应的设备中断处理 程序； 进行中断处理； 恢复被中断进程的现场。 2、寻道时间：磁头移动到指定柱面所需时间。 3、延迟时间：指定扇区旋转到磁头位置所需 时间。 4、传送时间：扇区信息和内存交换所需时间。 二、磁盘的“驱动调度” 磁盘每一时刻只允许一个访问者进行信息传输， 其余访问者必须等待。 为提高系统总效率，采用一定调度策略决定各等待访问者的执行次序，采用的调度策略称做驱动调度算法。 对磁盘来说，驱动调度先进行“移臂调度”，以尽可能地减少寻道时间，再进行“旋转调度”减少延迟时间。 三、移臂调度：减少查找柱面的寻找时间 1、“寻道时间”是机械运动时间，通常在几十毫秒时 间量级。设法减少寻道时间可提高磁盘传输速度 2、磁盘空间以柱面划分和使用，若将信息连续存储 在一个柱面上，则一次I/O请求可能只需移动一次 磁头定位相应柱面，然后根据不同盘面上的读、 写头进行连续读、写。 3、系统可通过合理调度对磁盘的使用次序，达到减 少磁盘平均服务时间的目的。 例：系统中若干进程同时请求下列读、写操作： t0：柱面1，盘面2，扇区1； t1：柱面40，盘面3，扇区3； t2：柱面4，盘面4，扇区5； t3：柱面38，盘面5，扇区7。 若按以上顺序访问，则磁头在盘面水平方向定位柱面的寻找时间为39＋36＋34＝109个柱面。若系统按下列顺序访问：(柱面1,盘面2,扇区1)→ (柱面4,盘面4,扇区5)→柱面38,盘面5,扇区7)→柱面40,盘面3,扇区3)，磁头只需从外向里移动，节省了反向运动的时间，因而平均服务时间较少。 4、常用移臂调度算法 1）先来先服务算法 考虑请求访问者 的先后次序，不 考虑要访问的物 理位置。大多数 情况下移动臂移 动总距离变长。 2）最短寻道时间优先算法 SSTF(Shortest Seek Time First) （P174 图5－24） 根据磁头的当前位置，首先选择请求者中距磁 头距离最短的请求为之服务。由于寻找时间总与 两次服务之间的磁道数目成正比，所以该算法能 有效地减少查找时间。 缺点：某个请求者过久等待 扫描算法不但考 虑欲访问磁道与 当前磁道的距离， 更考虑磁头的当前 位置。首先选择请 求者中与磁头方向 一致并且距磁头距 离最短的请求为之 服务。也称电梯 调度法。 4）循环扫描算法（CSCAN） 为适应极大量存 取请求，磁头总 是从0号柱面至 最大号柱面顺序 扫描，然后返回 0号柱面重复进 行。 ◇上述各种调度算法中，根据负荷大小选择电梯 算法或单向扫描算法较好；若队列中经常只有 一个请求，则先来先服务最理想。 5、旋转调度： 减少定位记录延迟时间 移动臂定位后，可能有多个请求者等待访问 该柱面，根据延迟时间来决定执行次序的调 度称为旋转调度。 ◇循环排序（改变访问次序） 例：假设某一旋转型设备每一磁道保存4个记录， 收到以下4个访问请求： t0：读记录4 t1：读记录3 t2：读记录2 t3：读记录1 对这些请求有多种排序方法： 方法1： 按I/O请求次序读记录4,3,2,1，假定平均 要用T/2（T