第八章设备管理优秀课件.ppt

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1、第八章设备管理第1页，本讲稿共53页8.1 8.1 设备管理概述设备管理概述8.2 8.2 输入输入/输出控制方式输出控制方式 8.3 8.3 设备的分配设备的分配8.4 8.4 设备处理程序设备处理程序8.5 8.5 磁盘设备的驱动调度磁盘设备的驱动调度8.6 8.6 缓冲技术缓冲技术8.7 SPOOLing8.7 SPOOLing技术技术第2页，本讲稿共53页本章主要介绍本章主要介绍I/O的控制方式和设备的分配与处理，具的控制方式和设备的分配与处理，具体包括体包括I/O系统的硬件组成、系统的硬件组成、I/O的控制方式、缓冲技术、的控制方式、缓冲技术、设备分配、设备分配、SPOOLing技术

2、、设备驱动程序和技术、设备驱动程序和IO中断中断处理程序、磁盘存储器的管理等内容。处理程序、磁盘存储器的管理等内容。第3页，本讲稿共53页8.1 概述文件的引入文件的引入OS的管理功能及目的：的管理功能及目的：（1）硬件资源的管理：包括）硬件资源的管理：包括CPU的管理、存储器的管理、设的管理、存储器的管理、设备管理等，主要解决硬件资源的有效和合理利用问题。备管理等，主要解决硬件资源的有效和合理利用问题。（2）对软件资源的管理：包括对各种系统程序，系统应用程序或）对软件资源的管理：包括对各种系统程序，系统应用程序或工具，库函数及各种用户程序、数据的管理。工具，库函数及各种用户程序、数据的管理。

3、第4页，本讲稿共53页8.1 概述 I/O设备的类型设备的类型 1)按传输速率分类按传输速率分类低速设备，低速设备，每秒钟几个字节至数百个字节，每秒钟几个字节至数百个字节，（键盘、（键盘、鼠标器、语音的输入和输出等设备）鼠标器、语音的输入和输出等设备）中速设备，中速设备，每秒钟数千个字节至数万个字节。每秒钟数千个字节至数万个字节。（针式打印机、激光打印机等）（针式打印机、激光打印机等）高速设备，高速设备，数百千个字节至数十兆字节。数百千个字节至数十兆字节。（磁带机、（磁带机、磁盘机、磁盘机、光盘机等）光盘机等）第5页，本讲稿共53页 2)按信息交换的单位分类按信息交换的单位分类块块设设备备(B

4、lock Device)，用用于于存存储储信信息息。（以以数数据据块块为为存存取取单单位位），如如磁磁盘盘，每每个个盘盘块块的大小为的大小为512 B4 KB。特征：。特征：1、传输速率较高、传输速率较高2、可寻址（可随机读、可寻址（可随机读/写任一块）；写任一块）；3、DMA方式。方式。字字符符设设备备(Character Device)，用用于于数数据据的的输输入入和和输输出出。其其基基本本单单位位是是字字符符，故故称称为为字符设备。如打印机，特征：字符设备。如打印机，特征：1、传输速率低、传输速率低2、不可寻址（不能指定源地址和目标地址）、不可寻址（不能指定源地址和目标地址）3、中断驱动

5、、中断驱动第6页，本讲稿共53页3)按设备的共享属性分类按设备的共享属性分类这种分类方式可将这种分类方式可将I/O设备分为如下三类：设备分为如下三类：(1)独占设备。独占设备。（临界资源）（临界资源）(2)(2)共享设备。共享设备。（一段时间允许多个进程同时访问，如（一段时间允许多个进程同时访问，如磁盘）磁盘）(3)(3)虚拟设备。虚拟设备。（将一个独占设备变换为若干逻辑设备，（将一个独占设备变换为若干逻辑设备，如如CPU）第7页，本讲稿共53页 设备控制的基本功能设备控制的基本功能 1)接收和识别命令接收和识别命令(CPU的命令。控制寄存器的命令。控制寄存器存放存放命令和参数，译码，如命令和

6、参数，译码，如磁盘的磁盘的read,write,format)2)2)数据交换数据交换(控制器中数据寄存器，控制器中数据寄存器，CPU/控制器控制器/设备设备)3)3)标识和报告设备的状态标识和报告设备的状态（状态寄存器）（状态寄存器）4)4)地址识别地址识别（每个设备都有一个地址，配有地址译码器）（每个设备都有一个地址，配有地址译码器）5)5)数据缓冲数据缓冲（IO设备与设备与CPU之间速度矛盾，主机之间速度矛盾，主机/控制器控制器/设备）设备）6)6)差错控制差错控制（对（对IO设备传来的数据进行差错检测）设备传来的数据进行差错检测）第8页，本讲稿共53页 I/O设备的类型设备的类型 1)

7、按传输速率分类按传输速率分类低低速速设设备备，每每秒秒钟钟几几个个字字节节至至数数百百个个字字节节，（键键盘盘、鼠鼠标标器器、语语音音的的输输入入和和输输出出等设备）等设备）中速设备，中速设备，每秒钟数千个字节至数万个字节。每秒钟数千个字节至数万个字节。（针式打印机、激光打印机等）（针式打印机、激光打印机等）高速设备，高速设备，数百千个字节至数十兆字节。数百千个字节至数十兆字节。（磁带机、（磁带机、磁盘机、磁盘机、光盘机等）光盘机等）第9页，本讲稿共53页1、程序、程序I/O方式方式（轮询方式或忙等待方式）（轮询方式或忙等待方式）CPU发发出出指指令令后后，置置busy=1，不不断断测测试试b

8、usy,直直到到busy=0表表示示指指令完成令完成CPU的的绝绝大大部部分分时时间间都都处处于于等等待待I/O设设备备完完成成循循环环测测试试中中，造造成成对对CPU的极大浪费。的极大浪费。8.2 8.2 输入输入/输出控制方式输出控制方式8.2.1 8.2.1 输入输入/输出控制方式的演变输出控制方式的演变第10页，本讲稿共53页2、中断驱动中断驱动I/O控制方式控制方式 CPU发发出出IO指指令令后后返返回回继继续续执执行行原原任任务务，控控制制器器完完成成指指令令后后向向CPU发发出出中断信号，中断信号，CPU利用花费极短时间处理中断利用花费极短时间处理中断 CPU与与I/O设备并行工

9、作，提高资源利用率及吞吐量。设备并行工作，提高资源利用率及吞吐量。例例如如，从从终终端端输输入入一一个个字字符符的的时时间间约约为为100 ms，而而将将字字符符送送入入终终端端缓缓冲冲区区的的时时间间小小于于 0.1 ms。此此方方式式，CPU约约有有 99.9 ms的的时时间间处处于于忙忙等等待待中中。采采用用中中断断驱驱动动方方式式后后，CPU可可利利用用这这 99.9 ms的的时时间间去去做做其其它它事事情情，而而仅仅用用 0.1 ms的的时时间间来处理由控制器发来的中断请求。来处理由控制器发来的中断请求。程序程序IO和中断和中断IO都是以都是以字字为单位进行干预。为单位进行干预。如从

10、硬盘读如从硬盘读1K的数据块，要中断的数据块，要中断1K次。次。第11页，本讲稿共53页3、直接存储器访问、直接存储器访问DMA I/O控制方式控制方式 1.DMA(Direct Memory Access)控制方式的引入控制方式的引入 数据传输的基本单位是数据传输的基本单位是数据块数据块；所传送的数据是从设备所传送的数据是从设备直接送入内存直接送入内存的，或者相反；的，或者相反；仅仅在在传传送送一一个个或或多多个个数数据据块块的的开开始始和和结结束束时时，才才需需CPU干干预预，整整块数据的传送是在块数据的传送是在控制器控制器的控制下完成的。的控制下完成的。可见，可见，DMA方式成百倍地减少

11、了方式成百倍地减少了CPU对对I/O的干预。的干预。第12页，本讲稿共53页2.DMA控制器的组成控制器的组成 图 5-8 DMA控制器的组成 第13页，本讲稿共53页在在DMA控制器中设置如下四类寄存器：控制器中设置如下四类寄存器：(1)命命令令/状状态态寄寄存存器器CR。用用于于接接收收从从CPU发发来来的的I/O命命令令或或有有关关控制信息，控制信息，或设备的状态。或设备的状态。(2)内内存存地地址址寄寄存存器器MAR。在在输输入入时时，它它存存放放把把数数据据从从设设备备传传送送到到内内存存的的起起始始目目标标地地址址；在在输输出出时时，它它存存放放由由内内存存到到设设备备的的内内存存

12、源源地址。地址。(3)数数据据寄寄存存器器DR。用用于于暂暂存存从从设设备备到到内内存存，或或从从内内存存到到设设备备的数据。的数据。(4)数据计数器数据计数器DC。存放本次存放本次CPU要读或写的字要读或写的字(节节)数。数。第14页，本讲稿共53页图 5-7 程序I/O和中断驱动方式的流程 第15页，本讲稿共53页4、I/O通道控制方式通道控制方式 以以一组一组数据块的读数据块的读(或写或写)及有关的控制和管理为单位的干预。及有关的控制和管理为单位的干预。可实现可实现CPU、通道和、通道和I/O设备三者的并行操作设备三者的并行操作例例如如，当当CPU只只需需向向I/O通通道道发发送送一一条

13、条I/O指指令令，以以给给出出通通道道程程序序的的首首址址和和要要访访问的问的I/O设备，通道接到并执行该指令。设备，通道接到并执行该指令。第16页，本讲稿共53页 I/O通道通道 1.I/O通道通道(I/O Channel)设备的引入设备的引入 I/O通通道道是是一一种种特特殊殊的的处处理理机机。它它具具有有执执行行I/O指指令令的的能能力力，并并通通过执行通道过执行通道(I/O)程序来控制程序来控制I/O操作。操作。IO通道的目的使原来由通道的目的使原来由CPU执行的执行的IO任务承担下来任务承担下来但但I/O通道又与一般的处理机不同：通道又与一般的处理机不同：指令类型单一，主要局限于与指

14、令类型单一，主要局限于与I/O操作有关的指令；操作有关的指令；通道没有自己的内存，与通道没有自己的内存，与CPU共享内存。共享内存。第17页，本讲稿共53页单通道单通道 图 5-4 单通路I/O系统 第18页，本讲稿共53页 多通路I/O系统 多通路方式：增加多通路方式：增加通路通路，不增加通道，通道很贵，不增加通道，通道很贵解决了：瓶颈，增加了可靠性解决了：瓶颈，增加了可靠性多通道多通道 第19页，本讲稿共53页1.设备的固有属性设备的固有属性 8.3 设备分配8.3.18.3.1设备分配时应考虑的因素设备分配时应考虑的因素(1)独享设备。独享设备。(2)(2)共享设备。共享设备。(3)虚拟

15、设备。虚拟设备。第20页，本讲稿共53页2.设备分配算法设备分配算法(1)先来先服务。先来先服务。(2)(2)优先级高者优先。优先级高者优先。第21页，本讲稿共53页3.设备分配中的安全性设备分配中的安全性 1)安全分配方式安全分配方式 2)一旦发出一旦发出IO申请，便阻塞，不再继续运行，直申请，便阻塞，不再继续运行，直到到IO操作完成。摒弃操作完成。摒弃“请求并保持请求并保持”，防止死锁。，防止死锁。3)2)不安全分配方式不安全分配方式 4)发出发出IO申请后继续运行，需要时再发出申请后继续运行，需要时再发出IO申请，申请，5)允许允许“请求并保持请求并保持”，但进行安全计算。，但进行安全计

16、算。第22页，本讲稿共53页4.设备独立性设备独立性 设备独立性设备独立性(Device Independence)的概念的概念即：应用程序独立于具体使用的物理设备。即：应用程序独立于具体使用的物理设备。逻辑设备逻辑设备和和物理设备物理设备这两个概念。这两个概念。请求时请求时使用逻辑设备名称；实际使用逻辑设备名称；实际执行时执行时使用物理设备名称。使用物理设备名称。系统须具有将逻辑设备名称系统须具有将逻辑设备名称转换转换为物理设备名称的功能。为物理设备名称的功能。第23页，本讲稿共53页 在在实实现现了了设设备备独独立立性性的的功功能能后后，可可带带来来以以下下两两方方面面的的好处好处。1)设

17、备分配时的灵活性设备分配时的灵活性 避免了因指定物理设备，可能已被用，而不能用同类空闲设备。避免了因指定物理设备，可能已被用，而不能用同类空闲设备。2)易于实现易于实现I/O重定向重定向不必改应用程序，便可实现设备重定向，如屏幕输出转为打印输出不必改应用程序，便可实现设备重定向，如屏幕输出转为打印输出。第24页，本讲稿共53页8.3.2 8.3.2 设备分配中的数据结构设备分配中的数据结构 设备控制表设备控制表UCB 设备控制表 设备类型 type设备标识符：deviceid设备状态：等待/不等待 忙/闲指向控制器表的指针重复执行次数或时间设备队列的队首指针UCB 1UCB 2UCB n设备控

18、制表集合第25页，本讲稿共53页2.控制器控制块、控制器控制块、通道控制块和系统设备表通道控制块和系统设备表(c)系统设备表SDT控制器标识符：controllerid控制器状态：忙/闲与控制器连接的通道表指针控制器队列的队首指针控制器队列的队尾指针通道标识符：channelid通道状态：忙/闲与通道连接的控制器表首址通道队列的队首指针通道队列的队尾指针(a)控制器表CUCB(b)通道表CCB表目1表目i设备类设备标识符DCT驱动程序入口第26页，本讲稿共53页8.3.3 设备的分配程序设备的分配程序 1.基本的设备分配程序基本的设备分配程序 1)分配设备分配设备 请求物理设备名请求物理设备名

19、 查系统设备表查系统设备表SDT 查查UCB 忙否忙否 忙，忙，挂入设备队列；不忙，安全计算挂入设备队列；不忙，安全计算安全则分配安全则分配 不安全则等待。不安全则等待。2)分配控制器分配控制器 找找UCB 与之相联的控制器的与之相联的控制器的CUCB 忙否忙否 忙则等；不忙忙则等；不忙则分配。则分配。3)分配通道分配通道 找与之相联的通道的找与之相联的通道的CCB 忙否忙否 忙则等；不忙则分配。忙则等；不忙则分配。只有设备、控制器、通道都分配成功，设备才算分配成功。只有设备、控制器、通道都分配成功，设备才算分配成功。第27页，本讲稿共53页2.设备分配程序的改进设备分配程序的改进 1)增加设

20、备的独立性增加设备的独立性2)使用逻辑设备请求，从使用逻辑设备请求，从SDT找第一类该设备的找第一类该设备的UCB，若忙找第二类同类设备，所有都忙时挂入等待，若忙找第二类同类设备，所有都忙时挂入等待队列。队列。3)4)2)考虑多通路情况考虑多通路情况 5)通道和控制器可多路选择，即若与设备相联的第一个通道和控制器可多路选择，即若与设备相联的第一个控制器控制器(通道通道)忙时，找第二个控制器忙时，找第二个控制器(通道通道)。第28页，本讲稿共53页8.4 设备处理程序设备处理程序 1.设备处理方式设备处理方式 各个操作系统方式不同，可分为三类：各个操作系统方式不同，可分为三类：(1)为为每一类设

21、备每一类设备设置一个进程，专门用于执行这类设备的设置一个进程，专门用于执行这类设备的I/O操作操作。(2)在在整个系统整个系统中设置中设置一个一个I/O进程进程，专门用于执行系统中，专门用于执行系统中所有各类所有各类设备的设备的I/O操操作。作。(3)不不设设置置专专门门的的设设备备处处理理进进程程，而而只只为为各各类类设设备备设设置置相相应应的的设设备备处处理理程程序序(模模块块)，供用户进程或系统进程供用户进程或系统进程调用调用。第29页，本讲稿共53页2.I/O2.I/O进程进程 负责所有负责所有I/O设备和通道的管理、处理来自各个设备和通道的管理、处理来自各个I/O任务的中任务的中断事

22、件以及诸进程提出的断事件以及诸进程提出的I/O请求。请求。第30页，本讲稿共53页3.设备驱动程序设备驱动程序 (1)驱动程序主要是指在驱动程序主要是指在请求请求I/O的进程的进程与与设备控制器设备控制器之间的一个通信和转换程之间的一个通信和转换程序。（把请求传给控制器，把状态传给控制器）序。（把请求传给控制器，把状态传给控制器）(2)驱驱动动程程序序与与设设备备控控制制器器、I/O设设备备的的硬硬件件特特性性紧紧密密相相关关，因因而而对对不不同同类类型型的的设设备应配置不同的驱动程序。（不同厂家）备应配置不同的驱动程序。（不同厂家）(3)驱驱动动程程序序与与I/O设设备备所所采采用用的的I/

23、O控控制制方方式式紧紧密密相相关关。（如如中中断断方方式式，DMA方方式）式）(4)由于驱动程序与硬件紧密相关，由于驱动程序与硬件紧密相关，因而其中的一部分必须用因而其中的一部分必须用汇编语言汇编语言书写书写。第31页，本讲稿共53页 驱动程序的功能驱动程序的功能1.将将抽象要求抽象要求转换为转换为具体要求具体要求（如将盘块号（如将盘块号磁头数、磁道数、扇区磁头数、磁道数、扇区）2.2.检查检查I/O请求的合法性请求的合法性（如试图从打印机输入，试图写只读的数据（如试图从打印机输入，试图写只读的数据）3.3.读出和检查设备的状态读出和检查设备的状态（检查是否处于接收就绪状态检查是否处于接收就绪

24、状态）4.4.传送必要的参数传送必要的参数（如传送的字节数，及内存首址）（如传送的字节数，及内存首址）5.5.工作方式的设置工作方式的设置（同步，异步）（同步，异步）6.6.启动启动I/O设备设备 第32页，本讲稿共53页 中断处理程序中的处理过程中断处理程序中的处理过程1、唤醒唤醒被阻塞的驱动（程序）进程被阻塞的驱动（程序）进程2、保护被中断的进程的、保护被中断的进程的CPU环境环境3、转入相应的设备中断处理程序、转入相应的设备中断处理程序4、中断处理中断处理（正常中断正常中断则向控制器发出新命令或结束，则向控制器发出新命令或结束，异常中断异常中断则作终止处理）则作终止处理）5、恢复恢复被中

25、断的进程现场被中断的进程现场第33页，本讲稿共53页8.5 磁盘设备的驱动调度磁盘设备的驱动调度 1.磁盘性能简述磁盘性能简述 1、每条磁道每条磁道上可存储上可存储相同数目相同数目的二进制位的二进制位2、内层内层磁道的磁道的密度密度较外层磁道的密度较外层磁道的密度高高3、温盘每条磁道分为、温盘每条磁道分为30个扇区，每个扇区个扇区，每个扇区600个字节，个字节，512个字节存数据，其余存控制信息。个字节存数据，其余存控制信息。4、磁盘存数据之前，必须先格式化。、磁盘存数据之前，必须先格式化。第34页，本讲稿共53页2.磁盘的类型磁盘的类型 1)固定头磁盘固定头磁盘 这这种种磁磁盘盘在在每每条条

26、磁磁道道上上都都有有一一读读/写写磁磁头头，有有效效地地提提高高了了磁磁盘的盘的I/O速度。速度。这种结构的磁盘主要用于大容量磁盘上。这种结构的磁盘主要用于大容量磁盘上。2)移动头磁盘移动头磁盘 每每一一个个盘盘面面仅仅配配有有一一个个磁磁头头，也也被被装装入入磁磁臂臂中中。磁磁头头必必须须能能移移动动以以进进行行寻寻道道。速速度度较较慢慢，但但由由于于其其结结构构简简单单，故故仍仍广广泛泛应应用用于中小型磁盘设备中。于中小型磁盘设备中。第35页，本讲稿共53页3.磁盘访问时间磁盘访问时间 1)寻道时间寻道时间Ts指把磁臂指把磁臂(磁头磁头)移动到指定磁道移动到指定磁道上所经历的时间。上所经历

27、的时间。Ts=mn+s，其中其中s为为启动启动磁臂的时间，磁臂的时间，n为为磁头磁头移动移动磁道数磁道数，m是是一一常常数数，与与磁磁盘盘驱驱动动器器的的速速度度有有关关，对对一一般般磁磁盘盘，m=0.2；对对高高速速磁磁盘盘，m0.1,磁磁臂臂的的启启动动时时间间约约为为2 ms。其其寻寻道道时时间间将将随随寻道距离寻道距离的增加而增大，大体上是的增加而增大，大体上是530 ms。第36页，本讲稿共53页 2)旋转延迟时间旋转延迟时间T指定扇区移动到磁头下面所经历的时间。指定扇区移动到磁头下面所经历的时间。对对于于硬硬盘盘，典典型型的的旋旋转转速速度度大大多多为为5400 r/min，每每转

28、转需需时时11.1 ms，平均旋转延迟时间平均旋转延迟时间T为为5.55 ms；第37页，本讲稿共53页 3)传输时间传输时间Tt数数据据从从磁磁盘盘读读出出或或向向磁磁盘盘写写入入数数据据所所经经历历的的时时间间。Tt的的大大小小与每次所读与每次所读/写的写的字节数字节数b和和旋转速度旋转速度有关：有关：其中，r为磁盘每秒钟的转数；N为一条磁道上的字节数，访访问时间问时间Ta表示为：表示为：Ta =Ts+T+Tt第38页，本讲稿共53页4.磁盘调度算法磁盘调度算法（1）先来先服务先来先服务FCFS(First-Come,First Served)FCFS调度算法1、按进程请求访问磁道、按进程

29、请求访问磁道的先后次序调度的先后次序调度2、公平、简单，不会长时、公平、简单，不会长时间请求得不到满足间请求得不到满足3、未对寻道优化、未对寻道优化第39页，本讲稿共53页（2）最短寻道时间优先最短寻道时间优先SSTF(Shortest Seek Time First)1、访问与当前磁头最近的、访问与当前磁头最近的磁道。磁道。2、每次、每次寻道时间最短，但寻道时间最短，但不能保证平均寻寻道时间最不能保证平均寻寻道时间最短。短。第40页，本讲稿共53页3.扫描扫描(SCAN)算法算法 进程进程“饥饿饥饿”现象现象 SSTF算法可能导致某个进程发生算法可能导致某个进程发生“饥饿饥饿”(Starva

30、tion)现象。现象。因因为为只只要要不不断断有有新新的的、且且其其所所要要访访问问的的磁磁道道与与磁磁头头当当前前所所在在磁道的距离较近进程的请求到达。磁道的距离较近进程的请求到达。解决访求：解决访求：SCAN算法。算法。第41页，本讲稿共53页（4）电梯算法）电梯算法 考虑欲访问磁道与考虑欲访问磁道与当前磁道的距离，也当前磁道的距离，也考虑考虑当前当前磁头移动方磁头移动方向。向。第42页，本讲稿共53页1.缓冲的引入缓冲的引入(1)缓和缓和CPU与与I/O设备间速度不匹配的矛盾。设备间速度不匹配的矛盾。(2)(2)减少减少CPU的中断频率，放宽的中断频率，放宽CPU中断响应时间的限制。中断

31、响应时间的限制。（网络通信，（网络通信，906K/S，100us中断一次，否则缓冲区内数据冲掉）中断一次，否则缓冲区内数据冲掉）(3)(3)提高提高CPU和和I/O设备之间的并行性。设备之间的并行性。8.6 缓冲技术缓冲技术 第43页，本讲稿共53页2.单缓冲和双缓冲单缓冲和双缓冲（1）单缓冲单缓冲(Single Buffer)单缓冲工作示意图 第44页，本讲稿共53页（2）双缓冲双缓冲(Double Buffer)双缓冲工作示意图 第45页，本讲稿共53页 双机通信时缓冲区的设置 单向双向第46页，本讲稿共53页3.循环缓冲循环缓冲（速度相差很大时采用）（速度相差很大时采用）1.循环缓冲的组

32、成循环缓冲的组成（每个缓冲区大小相同；（每个缓冲区大小相同；R：空，：空，G：满，：满，C：计算）：计算）图 5-14 循环缓冲 Nexti:指向下一个R，Nextg:指向下一个G，current:指向正在计算第47页，本讲稿共53页 4.缓冲池缓冲池(Buffer Pool)三种类型的缓冲区：三种类型的缓冲区：空空(闲闲)缓冲区；缓冲区；装满输入数据的缓冲区；装满输入数据的缓冲区；装满输出数据的缓冲区。装满输出数据的缓冲区。形成以下三个队列：形成以下三个队列：（1）空缓冲队列）空缓冲队列emq。(2)输入队列输入队列inq。(3)输出队列输出队列outq。第48页，本讲稿共53页8.7 SP

33、OOLing8.7 SPOOLing技术技术 1.什么是什么是SPOOLing脱脱机机输输入入、脱脱机机输输出出技技术术：即即利利用用专专门门的的外外围围控控制制机机，脱脱机机输输入入、输输出功能。出功能。此时的此时的外围操作外围操作与与CPU对数据的处理对数据的处理同时同时进行进行 我我 们们 把把 这这 种种 在在联联 机机 情情 况况 下下实实 现现 的的 同同 时时 外外 围围 操操 作作 称称 为为SPOOLing(Simultaneaus Periphernal Operating On-Line)，或或称称为为假假脱脱机机操操作作。模拟外围控制机脱机输入、。模拟外围控制机脱机输入

34、、输出功能。输出功能。第49页，本讲稿共53页2.SPOOLing系统的组成系统的组成 SPOOLing系统的组成 第50页，本讲稿共53页输入井和输出井：输入井和输出井：在在磁盘磁盘中两大存储空间，中两大存储空间，输入井输入井是模拟脱机输是模拟脱机输入时的磁盘暂存入时的磁盘暂存IO设备输入的数据；设备输入的数据；输出井输出井是模拟脱机输出时的磁盘，存是模拟脱机输出时的磁盘，存放模拟应用程序的输出数据。放模拟应用程序的输出数据。输入缓冲区和输出缓冲区：输入缓冲区和输出缓冲区：在在内存内存，输入缓冲区输入缓冲区是暂存输入设备是暂存输入设备送来的数据，再传送到输入井；送来的数据，再传送到输入井；输

35、出缓冲区输出缓冲区是暂存从输出井送来的数是暂存从输出井送来的数据，再送给输出设备。据，再送给输出设备。输入进程输入进程SPi和输出进程和输出进程SPo：输入进程输入进程SPi模拟脱机模拟脱机IO输入时的外围控制输入时的外围控制机，将用户要求的数据从输入机通过输入缓冲区再送到输入井；机，将用户要求的数据从输入机通过输入缓冲区再送到输入井；输出进程输出进程SPo 模拟脱机模拟脱机IO输出时的外围控制机，把用户要求输出的数据先从内存输出时的外围控制机，把用户要求输出的数据先从内存送到输出井，待输出设备空闲时，再从输出井的数据经输出缓冲区送到输送到输出井，待输出设备空闲时，再从输出井的数据经输出缓冲区

36、送到输出设备上。出设备上。第51页，本讲稿共53页3.共享打印机共享打印机 请请求求打打印印输输出出时时，SPOOLing系系统统同同意意为为它它打打印印输输出出，但但并并不不真真正正分分配配打印机，而只为它做打印机，而只为它做两件事两件事：由输出进程在由输出进程在输出井中输出井中为之为之申请一申请一个空闲磁盘块区，个空闲磁盘块区，并将要打印的数据送入其中；并将要打印的数据送入其中；输输出出进进程程再再为为用用户户进进程程申申请请一一张张空空白白的的用用户户请请求求打打印印表表，并并将将用用户户的的打打印印要要求求填填入其中，入其中，再将该表挂到请求打印队列上再将该表挂到请求打印队列上。打打印印机机空空闲闲时时，从从请请求求打打印印队队列列取取出出一一张张表表，从从输输出出井井中中传传送送数数据据到到输输出出缓冲区中，打印。缓冲区中，打印。第52页，本讲稿共53页4.SPOOLing系统的特点系统的特点(1)提高了提高了I/O的速度。的速度。(2)(2)将独占设备改造为共享设备。将独占设备改造为共享设备。(3)(3)实现了虚拟设备功能。实现了虚拟设备功能。第53页，本讲稿共53页