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操作系统08.ppt

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第八章 设备与I/O管理,设备及其分类 设备的物理特性 IO传输方式(查询、中断、通道、DMA) 设备分配与去配 设备驱动 设备调度 缓冲技术 输入输出进程 RAID技术 虚拟设备,8.1 设备及其分类,用途 存储型设备 磁盘,磁带,光盘 IO型设备 扫描仪,打印机,mouse,keyboard,monitor,网卡,etc. 管理 共享型设备(块型) 多个进程的IO操作以块为单位可以交叉 独占型设备(块型) 多个进程的IO操作以块为单位不宜交叉 独占型设备(字符型) 多个进程的IO操作以字符为单位不能交叉,IO设备的物理特性 传输一字节发生一次中断存储设备的物理特性 磁带的物理特性,8.2 设备的物理特性,,磁盘组的物理特性,,,,…,,,盘面0,盘面1,盘面2,盘面m-1,,,,,,扇区n-1,扇区0,扇区1,柱面0,柱面l-1,,,,,,…,.,,,,,,,引臂,,柱面号i 盘面号j 扇区号k,,,块号b(一维地址),(三维地址),编址方法:使相邻块物理上最近 例子:l=2; m=3; n=3 柱面号:0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 盘面号:0 0 0 1 1 1 2 2 2 0 0 0 1 1 1 2 2 2 扇区号:0 1 2 0 1 2 0 1 2 0 1 2 0 1 2 0 1 2 块 号:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17,三维地址一维地址:b=imn+jn+k 一维地址三维地址:i=b(mn)j=b mod (mn)  nk=b mod (mn) mod n,未考虑读写延迟的扇区编号:,考虑读写延迟的扇区编号(单交错):,考虑读写延迟的扇区编号(双交错):,光盘的物理特性:读取原理: pit/land螺旋线,22188圈(展开5.6km), 内侧转速:530转/分; 外侧转速:200转/分(密度均匀,读取速度均匀),……,,,14个bit构成一个symble,42个symble构成一个frame,98个frame构成一个sector,Sector 2352bytes,588bits的frame 各包含24字节,Preamble: 16bytes, 前12bytes为: 00FFFFFFFFFFFFFFFFFFFF00 后随3bytes扇区编号,最后字节为mode,2048字节,288字节,,8.3 I/O 传输方式,IO操作演变历史 程序查询方式 (programmed IO) (polling) CPU and Device can not work in parallel 中断方式 (interrupt) CPU and device can work in parallel, too many interrupts for CPU 通道方式 (channel) special processor for dealing with io operations 直接内存方式 (DMA) DMA controller in charge of block io,8.3.1 程序控制查询方式,,CPU启动设备,完成,,,,F,,T,缺点:处理机与设备串行工作;消耗大量处理机时间.,8.3.2 中断驱动方式,CPU 计算 启动设备 计算 … 计算 中断处理 计算,,设备:,,工作,,,特点: CPU与设备并行工作设备多时对CPU打扰多,8.3.3 DMA方式,③ 数据传输,CPU,DMA 控制器,内存,,,,,缓冲,,,磁盘,,,,,,,,,,⑤ 中断,② DMA请求,,总线,,磁盘 控制器,④ 回答,① DMA编程,8.3.4 通道方式,通道 负责IO操作的处理机 指令系统 基本操作:读、写、控制、转移、结束 指令格式:(操作码,传输量,特征位,地址) 运控部件 CAW,CCW,CSW,CDW 存储区域(与CPU共用内存,通道内有缓冲区) 通道程序,IO数据(channel does have its buffers),通道程序执行过程:,按CAW取通道命令CCW,(CAW)+1 CAW,是通道结束命令,执行此命令,,,,,F,,,向CPU发中断,一个通道程序可以控制若干设备进行多次IO传输。,T,通道类型:1. 字节多路通道(byte multiplexer channel)多个非分配型子通道,连接低速外围设备2. 数组选择通道(block selector channel)一个分配型子通道,连接多台高速设备3. 数组多路通道(block multiplexer chann
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