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NO：* 第四章 操作系统 4.4 设备管理 ③ 提高CPU和I/O设备之间的并行性。 缓冲的引入可显著提高CPU和设备之间的并行操作程度，提高系统的吞吐量和设备的利用率。例如，在CPU和打印机之间设置了缓冲区以后，可使CPU和打印机并行工作。 事实上，凡是数据到来与数据离去的速度不同的地方都可以使用缓冲，缓冲是用来在两种不同速度的设备之间传送信息时平缓传输过程的常用手段。 缓冲实现方法有二种：a) 硬件缓冲，它容量小，成本高，但速度快； b) 软件缓冲，在主存种划出一块存储区。 NO：* 第四章 操作系统 4.4 设备管理 ? 缓冲的结构 ① 单缓冲区：系统仅设一个缓冲区，当某一外设占用缓冲区后，必须等缓冲区为空后，才能放新数据，因此外设间是串行工作的。 NO：* 第四章 操作系统 4.4 设备管理 ② 双缓冲区：开设两个缓冲区，配合使用，可以使两个外设并行工作，提高设备效率。 NO：* 第四章 操作系统 4.4 设备管理 双机通信时缓冲区的设置 THANK YOU SUCCESS * * 可编辑 NO：* 第四章 操作系统 4.4 设备管理 ③ 多缓冲区：当进程输入输出数据量很大或不均匀时，为使外设与CPU能很好的并行工作，应设置多缓冲区，一般将输入、输出缓冲区分别连接成环形多缓冲区。 多缓冲区的组成： i) 多个缓冲区：每个缓冲区的大小相同，分为三种类型：a)空缓冲区R，用于存放输入数据；b) 已装满数据的缓冲区G，提供给计算进程使用；c) 现行工作缓冲区C，计算进程正在使用的缓冲区； ii) 多个指针： a) Nextg, 计算进程下一个可用的缓冲区G； b) Nexti, 输入进程下一个可用的缓冲区R；c) Current，计算进程正在使用的缓冲区。 NO：* 第四章 操作系统 4.4 设备管理 进程同步问题： 指针 Nexti 和指针 Nextg不断沿着顺时针方向移动，可能出现下列情况： a) Nexti 指针追赶上 Nextg: 输入数据的速度大于计算进程处理数据的速度，已把全部缓冲区填满。此时，输入进程阻塞 b) Nextg指针追赶上 Nexti：计算快于输入，全部缓冲区已空，计算进程阻塞。 NO：* 第四章 操作系统 4.4 设备管理 ④ 缓冲池： 上述循环缓冲区仅适用于特定的 I/O 进程和计算进程，当系统较大时，将会有很多这样的循环缓冲区，不仅消耗大量的内存空间，而且其利用率不高。为提高缓冲区的利用率，目前广泛使用公共缓冲池，池中的缓冲区可供多个进程共享。 把输入输出缓冲区统一起来，形成一个既能用于输入又能用于输出的缓冲区，称为缓冲池。其中至少应含有以下三种类型的缓冲区：i) 空(闲)缓冲区； ii) 装满输入数据的缓冲区； iii) 装满输出数据的缓冲区。 NO：* 第四章 操作系统 4.4 设备管理 为了管理上的方便，可将相同类型的缓冲区链成一个队列，于是可形成以下三个队列： a) 空缓冲队列emq ：由空缓冲区所链接成的队列 b) 输入队列inq：由装满输入数据的缓冲区所链接成的队列 c) 输出队列outq ：由装满输出数据的缓冲区所链接成 工作方式： ① 当输入设备要求输入数据时，系统从空白缓冲队列中取一缓冲区，收容输入数据，并将其挂在输入队列末尾； ② 当进程需要输出数据时，系统从空白队列中取出一缓冲区，收容输出数据，并将其挂在输出队列末尾； ③ 当进程去用完输入数据或外设处理完输出数据后，将该数据缓冲区挂到空白缓冲区队列末尾。 NO：* 第四章 操作系统 4.4 设备管理 2 设备管理的工作过程 (1) 通道、控制器和设备 计算机的外设由控制部分与设备本身两部分组成，有时将控制部分分离出来称为控制器，可以用来控制若干个设备。这样由通道、控制器和设备构成一个输入输出通路，它们之间可以有不同的连接方式。如下面三个图所示。不同的连接方式需要不同的控制管理方法。 NO：* 第四章 操作系统 4.4 设备管理 内存 通 道 控制器1 控制器2 控制器3 设备 设备 设备 子通道 第一种连接方式，控制器与设备一一对应，当系统对某设备提出申请时，CPU将设备号及有关操作要求传送给通道，由通道启动设备，完成对该设备的操作。 NO：* 第四章 操作系统 4.4 设备管理 内存