计算机操作系统-第四版-汤小丹-梁红兵-哲凤屏-第6章(2016-2017-1)讲解学习.ppt

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1、第六章 输入输出系统计算机操作系统-第四版-汤小丹-梁红兵-哲凤屏-第6章(2016-2017-1)第六章 输入输出系统6.1.1 I/O系统的基本功能系统的基本功能 3.提高处理机和提高处理机和I/O设备的利用率设备的利用率 该功能尽可能让处理机和I/O设备并行操作。处理机应能快速响应用户的I/O请求；减少在每个I/O设备运行时处理机的干预时间。4.对对I/O设备进行控制设备进行控制 有四种控制方式：采用轮询的可编程I/O方式；采用中断的可编程I/O方式；直接存储器方式；I/O通道方式。具体采用何种控制方式，与I/O设备的传输速率、传输的数据单位等因素有关。第六章 输入输出系统6.1.1 I

2、/O系统的基本功能系统的基本功能 5.确保对设备的正确共享确保对设备的正确共享(1)独占设备，进程互斥地访问这类设备，即系统一旦把这类设备分配给某进程后，便由该进程独占，直至用完释放。(2)共享设备，一段时间内允许多个进程同时访问的设备。6.错误处理错误处理 临时性错误和持久性错误。对于临时性错误，可通过重试操作来纠正；对于持久性错误，向上层报告。第六章 输入输出系统6.1.2 I/O系统的层次结构和模型系统的层次结构和模型 I/O软件涉及的面很宽，向下与硬件有密切关系，向上与文件系统、虚拟存储器系统和用户直接交互。1.I/O软件的层次结构：软件的层次结构：通常把I/O软件组织成四个层次：第六

3、章 输入输出系统2.I/O系统中各种模块之间的层次视图系统中各种模块之间的层次视图第六章 输入输出系统6.1.2 I/O系统的层次结构和模型系统的层次结构和模型 2.I/O系统的分层系统的分层(1)中断处理程序。处于I/O系统的底层，直接与硬件进行交互。当有I/O设备发来中断请求信号时，在中断硬件做了初步处理后，便转向中断处理程序。(2)设备驱动程序。处于I/O系统的次底层，是进程和设备控制器之间的通信程序。将上层发来的抽象I/O请求转换为对I/O设备的具体命令和参数，并把它装入到设备控制器中的命令和参数寄存器中，或者相反。(3)设备独立性软件。I/O软件独立于具体使用的物理设备。第六章 输入

4、输出系统6.1.3 I/O系统接口系统接口1.块设备接口块设备接口l块设备指数据的存取和传输都是以数据块为单位的设备。块设备特征：传输速率较高；可寻址，即能指定数据的输入源地址及输出的目标地址，可随机地读/写磁盘中任一块。l将抽象命令映射为低层操作。将上层发来的对文件或设备的打开、读、写和关闭等抽象命令映射为设备能识别的较低层具体操作。l隐藏了磁盘的二维结构。块设备接口将磁盘上的所有扇区从0到n-1依次编号，则将磁盘的二维结构改为一种线性序列。块设备管理程序与高层之间的接口。第六章 输入输出系统6.1.3 I/O系统接口系统接口2.流设备接口流设备接口 又称字符设备接口，反映了字符设备的本质特

5、征。l字符设备。指数据的存取和传输是以字符为单位的设备，其传输率较低、不可寻址。常采用中断驱动方式。lget和put操作。字符设备采取顺序存取方式。通常为字符设备建立一个字符缓冲区，设备的I/O字符流顺序地进入字符缓冲区，或从字符缓冲区顺序地送出到设备。lin-control指令。该指令包含了许多参数，每个参数表示一个与具体设备相关的特定功能。第六章 输入输出系统6.2 I/O设备和设备控制器设备和设备控制器6.2.1 I/O设备设备1.I/O设备的类型设备的类型 2)按传输速率分类，I/O设备分为三类：低速设备、中速设备、高速设备。I/O设备由执行I/O操作的机械部分和执行控制I/O的电子部

6、件组成。执行I/O操作的机械部分是一般的I/O设备；执行控制I/O的电子部件称为设备控制器或适配器(adapter)。1)按使用特性分类，I/O设备分为存储设备、I/O设备。第六章 输入输出系统2.设备与控制器之间的接口设备与控制器之间的接口 控制信号线：设备控制器向I/O设备发送控制信号时的通路，该信号规定了设备要执行的操作。状态信号线：传送指示设备当前状态的信号。6.2.1 I/O设备设备11.23+第六章 输入输出系统6.2.2 设备控制器设备控制器1.设备控制器的基本功能设备控制器的基本功能 1)接收和识别命令，能接收并识别处理机发来的多种命令。2)数据交换。数据寄存器3)标识和报告设

7、备的状态。状态寄存器 4)地址识别。识别控制的每个设备的地址，配置地址译码器 5)数据缓冲。在输出时，缓冲区暂存由主机高速传来的数据；在输入时，缓冲区暂存从设备送来的数据。6)差错控制。控制一个或多个I/O设备，以实现I/O设备和计算机之间的数据交换。第六章 输入输出系统2.设备控制器的组成设备控制器的组成 图图 6-4 设备控制器的组成设备控制器的组成 6.2.2 设备控制器设备控制器11.25？第六章 输入输出系统6.2.4 I/O通道通道 1.I/O通道设备的引入通道设备的引入 I/O通道是一种特殊的处理机，它建立了独立的I/O操作，承担了原来由CPU处理的I/O任务。I/O通道具有执行

8、I/O指令的能力，并通过执行通道(I/O)程序来控制I/O操作。u I/O通道与一般的处理机不同：一、指令类型单一，主要局限于与I/O操作有关的指令；二、通道没有自己的内存，其所执行的通道程序是放在主机的内存中的。第六章 输入输出系统2.通道类型通道类型 1)字节多路通道(Byte Multiplexor Channel)图图 6-6 字节多路通道的工作原理字节多路通道的工作原理 6.2.4 I/O通道通道 第六章 输入输出系统2)数组选择通道(Block Selector Channel)数组选择通道按数组方式进行数据传送，可以连接多台高速设备。然而，它只含有一个分配型子通道，在一段时间内只

9、能执行一道通道程序，控制一台设备进行数据传送，其利用率很低。6.2.4 I/O通道通道 3)数组多路通道(Block Multiplexor Channel)数组多路通道将数组选择通道传输速率高和字节多路通道相结合，使得各子通道分时并行操作。它含有多个非分配型子通道。第六章 输入输出系统3.“瓶颈瓶颈”问题问题 6.2.4 I/O通道通道 图图 6-8 多通路多通路I/O系统系统 图图 6-7 单通路单通路I/O系统系统 第六章 输入输出系统6.3 中断机构和中断处理程序中断机构和中断处理程序6.3.1 中断简介中断简介1.中断和陷入中断和陷入 中断指CPU对I/O设备发来的中断信号的一种响应

10、。CPU暂停正在执行的程序，保留CPU环境后，自动转去执行该I/O设备的中断处理程序。执行完后，再回到断点，继续执行原来的程序。中断是由外部设备引起的，称外中断；由CPU内部事件所引起的 中断，称为内中断或陷入。中断是多道程序得以实现的基础，也是设备管理的基础。第六章 输入输出系统6.3.1 中断简介中断简介2.中断向量表和中断优先级中断向量表和中断优先级 每种设备配以相应的中断服务程序，中断服务程序入口地址的偏移量与段基值构成中中断断向向量量。所有中断向量的集合按顺序存放到存储器的某一区域内，这个存储区称为中中断断向向量量表表。每一个设备的中断请求规定一个中中断断号号。当有多个中断信号源，系

11、统需根据它们规定的中中断断优先级优先级确定响应。对于多中断信号源的情况，当处理机正在处理一个中断时，又来了一个新的中断请求时，有两种处理方式：屏蔽屏蔽（禁止）中断（禁止）中断与嵌套中断嵌套中断。第六章 输入输出系统6.3.2 中断处理程序中断处理程序 当一个进程请求I/O操作时，该进程将被挂起，直到I/O设备完成I/O操作后，设备控制器便向CPU发送一个中断请求，CPU响应后便转向中断处理程序，执行相应的处理，处理完后解除相应进程的阻塞状态，整个处理过程有以下几个步骤:(1)测定是否有未响应的中断信号；（2）保护被中断进程的CPU环境；（3）转入相应的设备处理程序；（4）中断处理；（5）恢复C

12、PU的现场并退出中断。第六章 输入输出系统图图6 6-10中断现场保护示意图中断现场保护示意图 第六章 输入输出系统图图6 6-11中断处理流程中断处理流程 第六章 输入输出系统6.4 设备驱动程序设备驱动程序 设备驱动程序是I/O系统的高层与设备控制器之间的通信程序，其主要任务是接收上层软件发来的抽象I/O要求，再把它转换为具体要求后，发送给设备控制器，启动设备去执行；反之，它也将由设备控制器发来的信号传送给上层软件。第六章 输入输出系统6.4.1 设备驱动程序概述设备驱动程序概述1.设备驱动程序的功能设备驱动程序的功能(1)接收由与设备无关的软件发来的命令和参数，并将命令中的抽象要求转换为

13、与设备相关的低层操作序列。(2)检查用户I/O请求的合法性，了解I/O设备的工作状态，传递与I/O设备操作有关的参数，设置设备的工作方式.(3)发出I/O命令。如果设备空闲，便立即启动I/O设备，完成指定的I/O操作；反之，则将请求者的请求块挂在设备队列上等待。(4)及时响应由设备控制器发来的中断请求，并根据其中断类型，调用相应的中断处理程序进行处理。第六章 输入输出系统6.4.1 设备驱动程序概述设备驱动程序概述2.设备驱动程序的特点设备驱动程序的特点(1)驱动程序将进程的I/O请求经过转换后，传送给控制器；把控制器中所记录的设备状态和I/O操作完成情况及时地反映给请求I/O的进程；(2)对

14、不同类型的设备应配置不同的驱动程序；(3)驱动程序与I/O设备所采用的I/O控制方式紧密相关；(4)由于驱动程序与硬件紧密相关，因而其中的一部分必须用汇编语言书写；(5)驱动程序应允许可重入。第六章 输入输出系统6.4.1 设备驱动程序概述设备驱动程序概述3.设备处理方式设备处理方式(1)为每一类设备设置一个进程，专门用于执行这类设备的I/O操作；(2)在整个系统中设置一个I/O进程，专门用于执行系统中所有各类设备的I/O操作；(3)不设置专门的设备处理进程，而只为各类设备设置相应的设备驱动程序，供用户或系统进程调用。在不同的操作系统中，所采用的设备处理方式不同：第六章 输入输出系统6.4.2

15、 设备驱动程序的处理过程设备驱动程序的处理过程 设备驱动程序的主要任务是启动指定设备，完成上层指定的I/O工作。其处理过程：(1)将抽象要求转换为具体要求。(2)对服务请求进行校验。驱动程序在启动I/O设备之前，检查用户的I/O请求是不是该设备能够执行的。(3)检查设备的状态。检查设备是否处于就绪状态。(4)传送必要的参数。(5)启动I/O设备。驱动程序向控制器中的命令寄存器传送相应的控制命令。第六章 输入输出系统6.4.3 对对I/O设备的控制方式设备的控制方式 在处理机向控制器发出一条I/O指令，启动输入设备输入数据时，同时将状态寄存器中的忙/闲busy标志置为1，然后不断循环测试busy

16、。当busy=1时，表示输入机尚未输完一个字，处理机继续对该标志进行测试，直至busy=0，表明输入机已将输入数据送入控制器的数据寄存器中。1.使用轮询的可编程使用轮询的可编程I/O方式方式 在程序I/O方式中，CPU的绝大部分时间都处于等待I/O设备完成数据I/O的循环测试中，造成对CPU的极大浪费。第六章 输入输出系统2.使用中断的可编程使用中断的可编程I/O方式方式 在I/O设备输入每个数据的过程中，由于无须CPU干预，因而可使CPU与I/O设备并行工作。仅当输完一个数据时，才需CPU花费极短的时间去做些中断处理。可见，这样可使CPU和I/O设备都处于忙碌状态，从而提高了整个系统的资源利

17、用率及吞吐量。当某进程要启动某个I/O设备工作时，便由CPU向相应的设备控制器发出一条I/O命令，然后立即返回继续执行原来的任务。6.4.3 对对I/O设备的控制方式设备的控制方式 第六章 输入输出系统图 5-7 程序I/O和中断驱动方式的流程 第六章 输入输出系统3.直接存储器访问方式直接存储器访问方式 1)DMA(Direct Memory Access)方式的引入方式的引入 该方式的特点是：数据传输的基本单位是数据块；所传送的数据是从设备直接送入内存的，或者相反；仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时，才需CPU干预，整块数据的传送是在控制器的控制下完成的。6.4.3 对对I/O设备的控

18、制方式设备的控制方式 采用中断驱动I/O方式时，CPU以字节为单位进行干预。第六章 输入输出系统2)DMA控制器的组成控制器的组成 3.直接存储器访问方式直接存储器访问方式 命令/状态寄存器 CR；内存地址寄存器 MAR；数据寄存器 DR；数据计数器 DC第六章 输入输出系统3)DMA工作过程工作过程 图图 6-15 DMA方式的工作流程方式的工作流程 3.直接存储器访问方式直接存储器访问方式 第六章 输入输出系统6.4.3 对对I/O设备的控制方式设备的控制方式1)I/O通道控制方式的引入通道控制方式的引入 I/O通道方式是DMA方式的发展，可实现CPU、通道和I/O设备三者的并行操作，更有

19、效地提高整个系统的资源利用率。4.I/O通道控制方式通道控制方式 例如，当CPU要完成一组相关的读(或写)操作及有关控制时，只需向I/O通道发送一条I/O指令，以给出其所要执行的通道程序的首址和要访问的I/O设备，通道接到该指令后，通过执行通道程序便可完成CPU指定的I/O任务。第六章 输入输出系统操作 PR计数内存地址WRITE 0080813WRITE001401034WRITE01605830WRITE013002000WRITE002501850WRITE112507204.I/O通道控制方式通道控制方式2)通道程序通道程序(1)操作码。(2)内存地址。(3)计数。(4)通道程序结束位

20、P。(5)记录结束标志R。第六章 输入输出系统 为为了了实实现现设设备备独独立立性性(Device Independence)，在在设设备备驱驱动动程程序序之之上上设设置置一一层层软软件件，称称为为与与设设备备无无关关的的I/O软软件件，或或设设备备独独立立性性软软件件。其其基基本本含含义义是是:应应用用程程序序独独立立于于具具体使用的物理设备。体使用的物理设备。为为了了实实现现设设备备独独立立性性而而引引入入了了逻逻辑辑设设备备和和物物理理设设备备这这两两个个概概念念。在在应应用用程程序序中中，使使用用逻逻辑辑设设备备名名称称来来请请求求使使用用某某类类设设备备；而而系系统统在在实实际际执执

21、行行时时，还还必必须须使使用用物物理理设设备备名名称称。因因此此，系系统统须须具具有有将将逻逻辑辑设设备备名名称称转转换换为为某某物物理设备名称的功能。理设备名称的功能。6.5 与与设备设备无关的无关的I/O软件软件第六章 输入输出系统设备驱动程序的统一接口。一方面，每个设备驱动程序与OS之间都有着相同的接口；另一方面，将抽象的设备名映射到适当的驱动程序上。对设备进行保护，禁止用户直接访问设备，防止无权访问的用户使用；缓冲管理。对字符设备和块设备的缓冲区进行管理，以提高I/O的效率；差错控制。暂时性错误、持久性错误对独立设备的分配与回收。独立于设备的逻辑数据块6.5.2 与与设备设备无关的无关

22、的软件软件与设备无关的软件与设备无关的软件执行执行所有设备的公有操作：所有设备的公有操作：第六章 输入输出系统6.5.3 设备分配设备分配 1.设备分配中的数据结构设备分配中的数据结构 第六章 输入输出系统2.设备分配时应考虑的因素设备分配时应考虑的因素1)设备的固有属性 独占设备、共享设备、虚拟设备6.5.3 设备分配设备分配 2)设备分配算法 先来先服务、优先级高者优先3)设备分配中的安全性安全分配方式：破坏造成死锁的必要条件之一不安全分配方式：得到设备后不阻塞，继续运行可能造成死锁第六章 输入输出系统1.逻辑设备表逻辑设备表LUT(Logical Unit Table)逻辑设备表用于将应

23、用程序中所使用的逻辑设备名映射为物理设备名。在该表的每个表目中包含了三项：逻辑设备名、物理设备名和设备驱动程序的入口地址。6.5.4 逻辑设备名到物理设备名映射的实现逻辑设备名到物理设备名映射的实现第六章 输入输出系统当进程用逻辑设备名请求分配I/O设备时，系统为它分配相应的物理设备，并在LUT上建立一个表目，填上应用程序中使用的逻辑设备名和系统分配的物理设备名，以及该设备驱动程序的入口地址。当以后进程再利用该逻辑设备名请求I/O操作时，系统通过查找LUT，便可找到物理设备和驱动程序。系统有两种方式设置逻辑设备表：一种方式是在整个系统中只设置一张LUT；另一种方式为每个用户设置一张LUT。6.

24、5.4 逻辑设备名到物理设备名映射的实现逻辑设备名到物理设备名映射的实现第六章 输入输出系统用户层软件必须通过一组系统调用来取得操作系统服务。在现代的高级语言以及C语言中，通常提供了与各系统调用一一对应的库函数，用户程序通过调用对应的库函数使用系统调用。这些库函数与调用程序连接在一起，包含在运行时装入在内存的二进制程序中，如C语言中的库函数write等，显然这些库函数的集合也是I/O系统的组成部分。但在许多现代操作系统中，系统调用本身已经采用C语言编写，并以函数形式提供，所以在使用C语言编写的用户程序中，可以直接使用这些系统调用。6.6 用户层的用户层的I/O软件软件6.6.1 系统调用与库函

25、数系统调用与库函数第六章 输入输出系统6.6.2 SPOOling技术技术 1.假脱机（假脱机（SPOOLing）技术）技术 为了缓和CPU的高速性与I/O设备低速性间的矛盾而引入了脱机输入、脱机输出技术。该技术是利用专门的外围控制机，将低速I/O设备上的数据传送到高速磁盘上；或者相反。这样，便可在主机的直接控制下，实现脱机输入、输出功能。此时的外围操作与CPU对数据的处理同时进行，这种在联机情况下实现的同时外围操作称为SPOOLing(Simultaneaus Periphernal Operating On-Line)，或称为假脱机操作。第六章 输入输出系统2.SPOOLing系统的组成系

26、统的组成 SPOOLing系统主要由四部分构成：（1）输入井和输出井 在磁盘上开辟出来的两个存储区域；（2）输入缓冲区和输出缓冲区 在内存开辟的两个缓冲区；（3）输入进程和输出进程；（4）井管理程序。6.6.2 SPOOling技术技术 第六章 输入输出系统3.SPOOLing系统的特点系统的特点(1)提高了I/O的速度。对数据所执行的I/O操作，已从对低速I/O设备执行的I/O操作演变为对磁盘缓冲区中数据的存取。(2)将独占设备改造为共享设备。(3)实现了虚拟设备功能。6.6.2 SPOOling技术技术 第六章 输入输出系统4.假脱机打印机系统假脱机打印机系统 假脱机打印系统有三个部分：磁

27、盘缓冲区、打印缓冲区、假脱机管理进程和假脱机打印进程。当用户进程请求打印输出时，SPOOLing系统并不真正立即把打印机分配给该用户进程，而完成两项工作：在磁盘缓冲区中为之申请一个空闲盘块，并将要打印的数据送入其中暂存；为用户进程申请一张空白的用户请求打印表，并将用户的打印要求填入其中，再将该表挂到假脱机文件队列上。6.6.2 SPOOling技术技术 第六章 输入输出系统6.7 缓冲区管理缓冲区管理 6.7.1 缓冲的引入缓冲的引入(1)缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。(2)减少对CPU的中断频率，放宽对CPU中断响应时间的限制。(3)解决数据粒度不匹配的问题(4)提高CPU和I/

28、O设备之间的并行性第六章 输入输出系统6.7.2 单缓冲区和双缓冲区单缓冲区和双缓冲区 1.单缓冲区单缓冲区(Single Buffer)第六章 输入输出系统2.双缓冲区双缓冲区(Double Buffer)6.7.2 单缓冲区和双缓冲区单缓冲区和双缓冲区 第六章 输入输出系统6.7.3 环形缓冲环形缓冲 区区1.环形缓冲区的组成环形缓冲区的组成 图 环形缓冲区 第六章 输入输出系统2.环形缓冲区的使用环形缓冲区的使用(1)Getbuf过程。(2)Releasebuf过程。6.7.3 环形缓冲环形缓冲 区区3.进程之间的同步问题进程之间的同步问题(1)Nexti指针追赶上Nextg指针。(2)

29、Nextg指针追赶上Nexti指针。第六章 输入输出系统6.7.4 缓冲池缓冲池(Buffer Pool)1.缓冲池的组成缓冲池的组成 对于既可用于输入又可用于输出的公用缓冲池，其中至少应含有以下三种类型的缓冲区：空(闲)缓冲区；装满输入数据的缓冲区；装满输出数据的缓冲区。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：(1)空缓冲队列 emq。(2)输入队列 inq。(3)输出队列 outq。第六章 输入输出系统2.Getbuf过程和过程和Putbuf过程过程 Procedure Getbuf(type)Wait(RS(type);Wait(MS(type);B(

30、number)=Takebuf(type);Signal(MS(type);6.7.4 缓冲池缓冲池(Buffer Pool)void Putbuf(type,number)Wait(MS(type);Addbuf(type,number);Signal(MS(type);Signal(RS(type);第六章 输入输出系统3.缓冲区的工作方式缓冲区的工作方式 图 5-15 缓冲区的工作方式 6.7.4 缓冲池缓冲池(Buffer Pool)收容输入：Getbuf(emq)-Putbuf(inq,hin)提取输入：Getbuf(inq)-Putbuf(emq,sin)提取输出：Getbuf(o

31、utq)-Putbuf(emq,sout)收容输出：Getbuf(emq)-Putbuf(outq,hout)第六章 输入输出系统思考一 I/O软件一般分为用户层软件、设备独立性软件、设备驱动程序和终端处理程序这四个层次。请说明下列工作分别是在哪一层完成的？（1）向设备寄存器写命令。（2）检查用户是否有权使用设备。（3）将二进制整数转换成ASCII码的格式打印。（4）缓冲管理。12.1 S第六章 输入输出系统6.8 磁盘存储器的性能和调度磁盘存储器的性能和调度 磁盘存储器是计算机系统中最重要的存储设备。改善磁盘系统性能的途径：（1）通过选择好的磁盘调度算法，以减少磁盘的寻道时间；（2）提高磁盘

32、I/O速度，以提高对文件的访问速度；（3）采取冗余技术，提高磁盘系统的可靠性。第六章 输入输出系统6.8.1 磁盘性能简述磁盘性能简述 1.数据的组织和格式数据的组织和格式图 5-22 磁盘的格式化 第六章 输入输出系统2.磁盘的类型磁盘的类型 1)固定头磁盘 这种磁盘在每条磁道上都有一读/写磁头，所有的磁头都被装在一刚性磁臂中。通过这些磁头可访问所有各磁道，并进行并行读/写，有效地提高了磁盘的I/O速度。这种结构的磁盘主要用于大容量磁盘上。2)移动头磁盘 每一个盘面仅配有一个磁头，也被装入磁臂中。为能访问该盘面上的所有磁道，该磁头必须能移动以进行寻道。可见，移动磁头仅能以串行方式读/写，致使

33、其I/O速度较慢；但由于其结构简单，故仍广泛应用于中小型磁盘设备中。6.8.1 磁盘性能简述磁盘性能简述 第六章 输入输出系统3.磁盘访问时间磁盘访问时间 1)寻道时间Ts 这是指把磁臂(磁头)移动到指定磁道上所经历的时间。该时间是启动磁臂的时间s与磁头移动n条磁道所花费的时间之和，即 Ts=mn+s。6.8.1 磁盘性能简述磁盘性能简述 2)旋转延迟时间T 这是指定扇区移动到磁头下面所经历的时间。对于硬盘，典型的旋转速度大多为5400 r/min，每转需时11.1 ms，平均旋转延迟时间T为5.55ms；。第六章 输入输出系统 3)传输时间Tt 把数据从磁盘读出或向磁盘写入数据所经历的时间。

34、Tt的大小与每次所读/写的字节数b和旋转速度有关：其中，r为磁盘每秒钟的转数；N为一条磁道上的字节数，当一次读/写的字节数相当于半条磁道上的字节数时，Tt与T相同，因此，可将访问时间Ta表示为：6.8.1 磁盘性能简述磁盘性能简述 3.磁盘访问时间磁盘访问时间 第六章 输入输出系统6.8.2 早期的磁盘调度算法早期的磁盘调度算法1.先来先服务先来先服务FCFS(First-Come,First Served)图 5-23 FCFS调度算法 磁盘调度的目标是使磁盘的寻道时间最少，使得各进程对磁盘平均时间最小。第六章 输入输出系统2.最短寻道时间优先最短寻道时间优先SSTF(Shortest Se

35、ek Time First)图 5-24 SSTF调度算法 第六章 输入输出系统1.扫描扫描(SCAN)算法算法 SSTF算法可能导致某个进程发生“饥饿”(Starvation)现象。6.8.3 基于扫描的磁盘调度算法基于扫描的磁盘调度算法第六章 输入输出系统2.循环扫描循环扫描(CSCAN)算法算法 图 5-26 CSCAN调度算法示例6.8.3 基于扫描的磁盘调度算法基于扫描的磁盘调度算法第六章 输入输出系统3.NStepSCAN和和FSCAN调度算法调度算法 1)NStepSCAN算法 SSTF、SCAN及CSCAN几种调度算法可能出现磁臂停留在某处不动的情况。N步SCAN算法将磁盘请求

36、队列分成若干个长度为N的子队列，磁盘调度将按FCFS算法依次处理这些子队列，而每处理一个队列时又是按SCAN算法。当正在处理某子队列时，如果又出现新的磁盘I/O请求，便将新请求进程放入其他队列，这样就可避免出现粘着现象。当N值取得很大时，会使N步扫描法的性能接近于SCAN算法的性能；当N=1时，N步SCAN算法便蜕化为FCFS算法。6.8.3 基于扫描的磁盘调度算法基于扫描的磁盘调度算法第六章 输入输出系统 2)FSCAN算法FSCAN只将磁盘请求队列分成两个子队列。一个是由当前所有请求磁盘I/O的进程形成的队列，由磁盘调度按SCAN算法进行处理。在扫描期间，将新出现的所有请求磁盘I/O的进程，放入另一个等待处理的请求队列。6.8.3 基于扫描的磁盘调度算法基于扫描的磁盘调度算法3.NStepSCAN和和FSCAN调度算法调度算法 第六章 输入输出系统此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢