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第六章设备管理●I/O接口

●磁盘管理●I/O控制方式

●缓冲管理●系统总线6.1系统总线6.1.1总线基本概念和分类1.没有总线的计算机系统两两部件独立相连，相互通信时双方必须停止其他工作，降低了部件的工作效率；随着计算机部件的增多，内部连线非常复杂，不利于系统设备的扩展。2.总线概念总线是计算机中各个通信模块共享的，用来在这些部件之间传送信息的一组导线和相关的控制和接口部件。6.1.2总线分类CPU内部总线：寄存器之间，寄存器与ALU之间。系统总线：CPU与主存或I/O设备之间的信息传送线，又称为外总线。通信总线：计算机系统之间或计算机系统与外部设备之间的信息传送线。6.1.3系统总线的组成1.地址总线传送主存单元地址或者I/O设备的端口地址。2.数据总线完成总线上各功能部件之间的数据传送。3.控制总线传送定时信号和命令信息，以实现对设备的控制和监视。4.系统总线由多个部件或设备共享，但任何时刻都只能由一个设备向总线发送信息，所以对总线的使用需要协调。6.1.4系统总线的结构1.单总线结构任何两个部件之间可以直接进行信息交流，提高了计算机的灵活性和工作效率，但由于总线是临界资源，单总线会增加总线负载，影响操作速度。CPU主存I/O接口I/O接口外设1外设n系统总线2.双总线结构

CPU和主存之间的数据交换通过专用总线进行，减轻了系统总线的负担。CPU主存I/O接口I/O接口外设1外设n系统总线存储总线3.三总线结构CPU主存I/O接口I/O接口外设1外设n通道系统总线存储总线I/O总线通道又称为I/O处理机，统一管理外部设备，实现主存与外设之间的数据传输，分担了CPU的部分功能。6.1.5总线的数据传输方式串行传输：每次传送一位，只需一根数据线。适用于慢速设备，如键盘、鼠标等。并行传输：每位数据需要一根数据线，多位数据一起传输。注意：总线和设备接口之间总是以并行方式传送数据，但设备和接口之间可能以并行方式，也可能以串行方式。6.2I/O接口1.I/O接口计算机与I/O设备或其他系统之间的逻辑控制部件。接口控制器I/O标准接口设备控制器I/O设备外围设备与主机的连接设备地址线控制、状态线数据线CPU2.I/O接口的基本功能实现主机与外围设备间的通信和控制；设备的选择，操作时序的协调，中断请求与批准实现数据缓冲，使主机与外设的工作速度匹配；在设备控制器中设置一个或多个数据缓冲寄存器接收主机的命令，提供设备和接口的状态。在设备控制器中设置控制/状态寄存器6.3I/O设备管理理概述I/O管理的功功能监视设备备的状态态进行设备备分配完成I/O操作缓冲管理理总线型I/O系统结构构6.3.1I/O设备类型型块设备：磁盘、、磁带，，块大小小512B~32KB，，通常为512B。块设备的的特点是是速度快快、可随随机访问问。字符设备备：键盘、、行式打打印机。。特点是是速度低低、不可可寻址、、I/O采用中断断驱动。设备间的的差异数据率管理程序序控制的复复杂度数据的传传送单位位数据编码码出错条件件6.3.2设备控制制器设备控制制器或适适配器是I/O设备的电电子部分分，它是是CPU与I/O设备之间间的接口口，它接接收从CPU发来的命命令，并并控制I/O设备工作作。通常常一台控控制器可可控制多多台同一一类型的的设备。。设备控控制器器的组组成设备控控制器器的主主要任任务1）接收收和识识别命命令2）数据据交换换3）了解解设备备的状状态4）地址址识别别6.3.3设备通通道虽然设设备控控制器器可以以对设设备进进行控控制，，但当当外设设很多多时，，CPU负担过过重，，为此此在CPU与控制制器之之间增增加设备通通道，实现对对所有有外设设的统统一管管理。。设备通通道是是特殊殊的处处理机机指令单单一没有内内存通道的的连接接方式式单通路路多通路路设备与与计算算机之之间有有多条条通道道，增增加灵灵活性性。增强可可靠性性。某某通道道、控控制器器坏，，也不不会影影响数数据交交换。。6.4I/O控制方方式●发展经经历了了四个个阶段段程序直直接控控制方方式中断驱驱动方方式DMA控制方方式通道方方式●宗旨：：尽量量减少少主机机对I/O控制的的干预预。衡量数数据传传送控控制方方式原原则数据传传送速速度高高系统开开销小小充分发发挥硬硬件资资源的的能力力，I/O设备忙忙，CPU等待时时间少少6.4.1程序直直接控控制方方式由用户户进程程直接接控制制CPU与外设设之间间的信信息传传送。。程序直直接控控制方方式的的缺点点：CPU与外设设只能能串行行工作作。CPU在一段段时间间内只只能与与一台台外设设交换换数据据信息息。无法发发现和和处理理由于于设备备和其其它硬硬件所所产生生的错错误。。6.4.2中断驱动方方式为了减少程程序直接控控制方式中中CPU的等待时间间，提高系系统并行工工作的程度度。要求CPU与设备控制制器间有相相应的中断断请求线。。中断驱动方方式的缺点点：由于数据寄寄存器只能能存放一个个字节，造造成中断次次数过多。。中断次数的的急剧增加加会造成CPU无法及时响响应中断，，出现数据据丢失现象象。6.4.3DMA控制方式中断方式比比程序I/O方式有效，，但它是以以字节为单单位进行的的，且CPU对I/O的干预频繁繁。1.DMA方式的特点点数据传输的的基本单位位是数据块块；所传送的数数据是直接接在设备和和内存之间间进行；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或或结结束束时时，，才才需需CPU干预预。。DMA控制制器器的的组组成成增加加两两类类寄寄存存器器：：内存存地地址址寄寄存存器器MAR数据据计计数数器器DＣDMA工作作过过程程●当CPU需要要从从磁磁盘盘读读数数据据时时，，便便向向磁磁盘盘控控制制器器DMA发命令●该命令送命令令寄存器CR●将内存地址送送内存地址寄寄存器MAR●本次要读的字字节数送数据据寄存器DC●启动DMA后，CPU干其他的事情情，数据传送送在DMA的控制下完成成。6.4.4通道方式DMA方式中cpu以数据块为单单位干预I/O操作，但进程程需要连续操操作几个不连连续的数据块块时，CPU仍需多次干预预。1.通道方式特点点每条CPU发出的I/O指令可以实现现对一组数据据块的干预；；实现CPU、通道和设备备的并行工作作，提高资源源利用率。2.通道方式处理理过程通道方式通过过通道处理程程序，与设备备控制器共同同实现对I/O设备的控制。。其步骤如下下：1）CPU发出指令；2）通道取出内内存中的通道道处理程序执执行；3）设备根据通通道指令的要要求，执行相相应操作；4）通道程序执执行结束，向向CPU发出中断请求求；5）CPU进行中断处理理。6.5I/O系统用户进程进行行I/O操作的步骤用户进程调用用操作系统提提供的系统调调用命令；操作系统负责责给用户进程程分配设备、、启动相关设设备进行I/O操作；在I/O操作完成时，，用户进程产产生中断；系统响应中断断，并进行相相应的中断处处理。6.5.1I/O层次结构6.5.1I/O层次结构I/O接口：系统调用，，例如C语言中的库函函数printf，scanf；I/O管理软件：实现所有设设备共享的I/O功能，为用户户提供统一接接口；设备驱动程序序：接收I/O管理软件的抽抽象请求，进进行与设备相相关的具体设设备操作，控控制设备的打打开，关闭，，读，写等操操作，控制数数据在设备上上的传输；中断处理程序序：当输入就绪绪、输出完成成或设备出错错时，设备控控制器向CPU发中断信号，，CPU进行相应中断断处理6.5.2设备分配由于外设资源源的有限，需需解决进程间间的外设共享享问题，以提提高外设资源源的利用率。。设备分配是是对进程使用用外设过程的的管理。这里里有两种作法法：1)在进程间间切换使用外外设，如键盘盘和鼠标；2)通过一个个虚拟设备把把外设与应用用进程隔开，，只由虚拟设设备来使用设设备。一、设备分配配时应考虑的的问题设备分配的综综合原则是合合理使用外设设(公平和避避免死锁)，，提高设备使使用率。1.设备的固有属属性独享设备：打打印机等。进进程使用完自自己释放，一一般不能剥夺夺；共享设设备：：磁盘盘、网网卡等等。多多个进进程并并发使使用，，需合合理调调度；；虚拟设设备：：虚拟拟打印印机等等。可可有多多个进进程使使用，，但FCFS。。2.设备分分配算算法静态分分配：：在进进程创创建时时分配配，在在进程程退出出时释释放；；不会出出现死死锁；；设备利利用率率不高高；动态分分配：：在进进程执执行过过程中中根据据需要要分配配，使使用结结束后后释放放，算算法与与进程程调度度类似似，有有FCFS和基于于优先先级；；需要考考虑死死锁问问题有利于于提高高设备备利用用率3.设备分分配中中的安安全性性（避避免死死锁））安全分分配方方式进程发发出I/O请求后后阻塞塞，完完成后后唤醒醒，即即进程程在I/O时不能能在申申请其其他设设备资资源，，摈弃弃了““请求求保持持”条条件。。优点点：不不会出出现死死锁；；缺点点：进进程进进展慢慢。不安全全分配配方式式进程发发出I/O请求后后仍继继续运运行，，又可可发出出I/O请求，，仅当当进程程所请请求的的设备备已被被另一一进程程占用用时，，进程程才进进入阻阻塞状状态。。优点点：多多个设设备并并行操操作；；缺点点：可可能造造成死死锁。。4.设备独独立性性(设设备无无关性性)设备独独立性性是指指用户户程序序独立立于具具体使使用的的物理理设备备，可可以提提高操操作系系统的的可适适应性性和可可扩展展性。。用户程程序使使用逻逻辑设设备名名请求求使用用某类类设备备。操作系系统在在分配配设备备时使使用的的是物物理设设备名名。操作系统统可以将将逻辑设设备名转转换成物物理设备备名。设备独立立性增强强了设备备分配的的灵活性性，易于于实现I/O重定向。。设备独立立性的实实现———

逻辑辑设备表表（LogicalUnitTable，，LUT）当进程使使用逻辑辑设备名名请求I/O设备时，，系统为为他分配配相应的的物理设设备，并并在LUT中建立对对相应表表项，以以便以后后使用。。LUT的设置：：整个系统统一张（（单用户户系统））一个用户户一张（（多用户户系统））二、设备备分配中中的数据据结构1.系统设备备表(SDT,SystemDeviceTable)整个系统统内只有有一张，，反映系系统中设设备资源源的状态态，记录录所有设设备的状状态及其其设备控控制表的的入口。。SDT表项的主主要组成成：DCT指针：指指向相应应设备的的DCT；；设备标识识；设备类型型：块设设备，字字符设备备或终端端设备；；正在使用用该设备备的进程程号。2.设备控制制表(DCT,DeviceControlTable)每个设备备一张，，描述设设备特性性和状态态。反映映设备的的特性、、设备和和控制器器的连接接情况。。DCT的内容主主要包括括：设备标识：：用来区别别不同的设设备；设备类型COCT指针：指向向与该设备备相连的控控制器控制制表；设备状态：：工作或空空闲状态；；设备等待队队列首指针针和尾指针针；3.控制器控制制表(COCT,COntrollerControlTable)每个设备控控制器一张张，描述I/O控制器的配配置和状态态。表项组组成：控制器标识识符控制器忙/闲状态与控制器连连接的通道道表指针(CHCT指针)控制器队列列的队首指指针控制器队列列的队尾指指针4.通道控制表(CHCT,CHannelControlTable)每个通道一一张，描述述通道工作作状态。通道标识符符通道忙/闲状态通道队列的的队首指针针通道队列的的队尾指针针三、设备分分配步骤在进程有I/O请求时，系系统根据具具体的设备备分配算法法，按以下下步骤分配配设备：1）分配设设备逻辑设备名名—>查找LUT,确定物理设设备名—>查找SDT，找到该设设备的设备备控制表（（DCT）—>根据DCT中的忙/闲标志位判判断设备是是否忙—>忙，则进入入阻塞队列列；否则，，计算分配配安全性，，安全则分分配。2）分配控控制器根据DCT中的控制器器控制表（（COCT）指针找到到与该设备备相连的COCT，并判断其其忙闲状态态，忙则进进入阻塞队队列，否则则分配控制制器。3）分配通通道根据COCT中的CHCT（通道控制制表）指针针找到CHCT，并判断其其忙闲状态态，忙则进进入阻塞队队列，否则则分配通道道。设备分配中中应注意的的问题：1）逻辑设备备名可能有有多个物理理设备名与与之相对应应，在分配配设备时需需要扫描LUT和SDT，直到遇到到第一个空空闲的可分分配设备为为止；只有有当所有设设备都忙时时才阻塞进进程；2）对于通道道、控制器器和设备的的多通路连连接情况，，再分配控控制器和通通道时也需需要多次检检测COCT和CHCT6.5.4SPOOLing技术SPOOLing(SimultaneousPeripheralOperationOnLine）技术,又称为假脱机技术术或虚拟设备技技术，它可以把把独享设备备转变成具具有共享特特征的虚拟拟设备，从从而提高设设备利用率率。SPOOLing技术的引入入为缓解CPU和I/O设备速度不不匹配问题题，用专门门的应用程程序模仿外外围计算机机在设备和和磁盘间或或CPU与磁盘间进进行输入和和输出操作作，从而使使得I/O设备可以和和CPU并行运行，，提高部件件的利用率率。1.SPOOLing的系统组成成：输入井和输输出井输入缓冲区区和输出缓缓冲区输入进程SPi和输出进程程SPo2.SPOOLing系统的特点点优点：提高了I/O速度：将原先对低低速I/O设备的直接接操作转换换成对高速速磁盘的I/O操作，使得得程序的虚虚拟I/O操作时间和和实际I/O操作时间分分离开来，，从而缓解解了CPU和I/O设备的速度度不匹配问问题。实现对独享享设备的共共享：由SPOOLing程序提供虚虚拟设备，，可以对独独享设备依依次共享使使用。3.共享打印机机打印机是一一个独享设设备，但它它可以通过过SPOOLing技术虚拟成成共享设备备。当用户提出出打印请求求时，SPOOLing系统为之做做两件事：：1）在输出井井中申请一一空闲盘快快区，并将将要打印的的数据输入入其中；2）申请一张张空白的用用户请求打打印表，将将打印内容容输入其中中，再将该该表投入请请求打印队队列，排队队等待打印印机；SPOOLing系统可以让让多个用户户同时感觉觉打印机在在为他服务务，从而将将一个物理理设备虚拟拟成多个逻逻辑设备，，实现设备备的共享6.5.5设备驱动程程序设备处理程程序又称为为设备驱动动程序，它它是I/O进程与设备备控制器之之间的通信信程序。主要功能接受来自上上层软件的的抽象I/O请求，并检检查请求的的合法性；；向有关I/O设备发出控控制命令，，并启动运运行对等待I/O的进程进行行排队；及时响应中中断请求设备驱动程程序的设置置方式为每类设备备设置一个个进程，专专门用于执执行该类设设备的I/O操作。为整个系统统设置一个个I/O进程，负责责执行系统统中各类设设备的I/O操作；也可可设置一个个输入进程程和一个输输出进程；；不设处理进进程，为各各类设备设设置相应的的设备处理理程序，供供用户或系系统进程调调用。设备驱动程程序的特点点对I/O管理软件屏屏蔽I/O设备细节，，实现I/O管理软件的的设备无关关性；设备驱动程程序与硬件件紧密相关关，是OS底层中和I/O设备相关的的一部分；；驱动程序的的大部分一一般用汇编编语言书写写；设备驱动程程序与I/O控制方式相相关；设备驱动程程序可以动动态加载。。设备驱动程程序的处理理过程设备处理程程序的主要要任务是启启动指定设设备，其处处理过程如如下：将抽象要求求转化为具具体要求。。检查I/O请求的合法法性读出和检查查设备的状状态传送参数设置工作方方式启动I/O设备6.5.6中断1.中断概念中断是指在在计算机运运行期间，，CPU暂停当前进进程而转去去处理其他他应用程序序的过程。。2.禁止中断当CPU中PSW的中断允许位位被清除时，，CPU不能响应中断断请求，称为为禁止中断或或关中断。3.中断屏蔽在中断请求产产生以后，系系统用软件的的方式有选择择的封锁部分分中断，称为为中断屏蔽。。有些最高优优先级中断不不能屏蔽，如如掉电中断。。4.中断分类1）硬中断：通通过硬件产生生中断请求内中断处理机和内存存内部产生的的中断。如；；地址非法，，除数为零，，非法指令等等。外中断来自处理机和和内存外部的的中断。如：：I/O中断，外部信信号中断（键键盘输入Esc），各种定时时器中断等。。2）软中断：通通信进程之间间用来模拟硬硬中断的一种种信号通信方方式。中断处处理程序不一一定立刻执行行。5.中断优先级●按中断源的轻轻重缓急赋予予了不同的优优先级。●所有线程都运运行在中断优优先级0/1上●硬件中断的优优先级大于软软件中断●PSW中设定中断优优先级，判断断是否要响应应中断。●所有中断源的的优先级在设设计系统的时时候确定，运运行中不改变变。Windows的中断优先级级6.中断处理过程程内中断检查CPU响应中断的条条件是否满足足（优先级，，中断允许位位）。如果CPU响应中断，则则必须关中断断，使CPU进入不可再次次响应中断的的状态。保存被中断进进程的现场（（PSW,PC,寄存器内容））。分析中断原因因，调用中断断处理子程序序。执行中断处理理子程序。退出中断，恢恢复被中断进进程的现场开中断。中断现场保护护示意图6.6磁盘管理磁盘I/O速度是影响文文件系统性能能的主要因素素，因此，提提高磁盘的I/O速度是磁盘管管理的主要功功能。影响磁盘性能能的因素：数数据的结构、、磁盘的类型型、磁盘访问问时间。提高磁盘I/O速度的主要途途径有：1）选择介质好好的磁盘2）采用好的磁磁盘调度算法法3）设置磁盘高高速缓冲区1.磁盘结构0道n道扇区主轴记录面小车磁头0n一个磁盘含多多个盘片。每个盘片含两两面，每面上上都有一个读读写磁头。每面含若干个个磁道。每条磁道上存存储相同数目目的二进制位位。每条磁道又分分成若干个扇扇区，一个扇扇区相当于一一个盘块。每个盘面同一一位置的磁道道形成一个柱柱面。通过柱面号、、磁头号和扇扇区号可以定定位数据。磁头不动，盘盘面旋转。2.磁盘的格式化化（低级格式式化）低格是指厂商商在出厂之前前对磁盘进行行扇区划分，，为每个扇区区写入格式控控制信息。高级格式化是是指在磁盘上上建立文件系系统，由操作作系统提供的的工具实现。。3.磁盘的类型从不同的角度度分类，磁盘盘可分为：硬硬盘和软盘，，单片盘和多多片盘、固定定头磁盘和移移动头磁盘。。固定头磁盘每条磁道上都都有一个读/写磁头，适适用于大容量量磁盘。移动头磁盘每个盘面仅配配一个读/写写磁头，磁头头在各磁道间间移动寻道。。任何时刻所所有磁头位于于离中心距离离相同的磁道道上形成柱面面。例如微机机上用的硬盘盘（也叫温切切斯特硬盘））、软盘。磁盘的的I/O访问通通常要要经历历：等等待设设备、、等到到通道道、寻寻道、、旋转转延迟迟和数数据传传送5个阶段段。一般磁磁盘访访问时时间分分为三三部分分：寻道时时间Ts：磁头从从当前前位置置移动动到指指定磁磁道上上所经经历的的时间间。s:启动磁磁盘时时间（（磁盘盘驱动动器启启动）），m:常数=0.3，n:磁道数数，Ts：随寻道道距离离的增增大而而增大大，约约5-10ms旋转延延迟时时间Tr：磁头找找到指指定的的扇区区所经经历的的时间间。硬盘平平均旋旋转时时间一一般为为3ms，软盘一般般为100-200ms4.磁盘的的访问问传输时时间Tt：数据从从磁盘盘读出出，或或向磁磁盘写写入数数据所所经历历的时时间。。r:磁盘旋旋转速速度N:一条磁磁道上上的字字节数数b:每次读读写的的字节节数磁盘访访问时时间：：磁盘盘访访问问时时间间和和每每次次读读取取数数据据的的多多少少有有关关系系，，当当存存取取数数据据相相同同时时，，访访问问时时间间和和数数据据的的组组织织有有一一定定关关系系5.磁盘盘调调度度算算法法磁盘盘访访问问主主要要的的性性能能差差异异在在于于寻寻道道时时间间，，对对于于多多个个要要求求访访问问磁磁盘盘的的I/O请求求，，应应有有适适当当的的调调度度算算法法，，使使得得各各进进程程对对磁磁盘盘的的平平均均访访问问时时间间最最小小。。1）先先来来先先服服务务（（FCFS）优点点：：公公平平、、简简单单。。缺缺点点：：未未对对寻寻道道时时间间进进行行优优化化，，平平均均寻寻道道时时间间较较长长。。5545583391918219072160701501038112184146被访问的下移动距离一个磁道号（磁道数）平均寻道长度：55．3FCFS调度算法从100#磁道开始2）最最短短寻寻道道时时间间优优先先（（SSTF）先满满足足寻寻道道时时间间短短的的进进程程。。优点点：：对对寻寻道道时时间间优优化化缺点点：：““饥饥饿饿””现现象象发发生生90105832553391638118201501321601018424被访问的下移动距离一个磁道号（磁道数）平均寻道长度：27．5从100#磁道开始SSTF调度度算算法法对SSTF算法法进进行行改改造造，，不不仅仅考考虑虑要要访访问问的的磁磁道道与与当当前前磁磁盘盘的的距距离离，，更更优优先先考考虑虑磁磁头头的的当当前前移移动动方方向向，，避避免免了了““饥饥饿饿””现现象象，，因因该该算算法法中中磁磁头头的的移移动动规规律律颇颇似似电电梯梯的的运运行行，，故故又又称称““电电梯梯调调度度算算法法””。。4）循循环环扫扫描描（（CSCAN）对SCAN进行行改改造造，，固固定定磁磁头头只只能能单单向向移移动动，，解解决决进进程程严严重重延延迟迟现现象象。。内外内外3）扫扫描描算算法法（（SCAN）SCAN和CSCANSCAN调度算法1505016010184249094583255339163811820被访问的下移动距离一个磁道号（磁道数）平均寻道长度：27．8从100#磁道开始，向磁道号增加的方向15050160101842418166382039155165839032被访问的下移动距离一个磁道号（磁道数）平均寻道长度：35．7CSCAN调度算法从100#磁道开始，向磁道号增加的方向对于于SSTF、、SCAN、、CSCAN均有有可可能能出出现现磁磁头头在在某某处处停停留留不不动动的的情情况况（（如如进进程程对对某某道道的的访访问问频频率率高高））————称称为为““磁磁臂臂粘粘着着””现现象象。。N-step-SCAN算法将磁磁盘请求求队列分分成若干干个长度度为N的子队列列，用FCFS依此处理理这些子子队列。。在每个个队列中中用SCAN。N越大（一一个进程程一队））——>SCANN越小（（N=1）———>FCFS5）N-step-SCAN扫描算法法将N-step-SCAN算法简单单化为二二个队列列：一个队列列为：当当前已存存在的请请求磁盘盘I/O的进程形形成的队队列。按按SCAN算法处理理。另一个队队列为：：在磁盘盘扫描期期间，新新出现的的请求磁磁盘I/O的进程形形成的队队列，新新的请求求下次扫扫描时再再处理。。6）FSCAN扫描算法法6.7缓冲管理理1.缓冲的引引入缓解CPU与I/O设备间速速度不匹匹配的矛矛盾减少对CPU的中断频频率提高CPU和I/O设备之间间的并行行性协调传输输数据大大小不一一致的设设备2.缓冲的设设置缓冲是在在通信过过程中，，为了缓缓解通信信双方的的速度匹匹配而引引入的一一个中间间层次，，其速度度与较快快的一方方接近。。按其设设置可以以分为以以下几种种：Cache：一种加速内存存或磁盘存取取的装置，可可将慢速磁盘盘上的数据拷拷贝至快速的的内存进行读读写动作，以以提升系统统响应的速度度。（硬件缓缓冲）I/O设备或控制器器内部的纯硬硬件缓冲区内存开辟的缓缓冲区：I/O设备缓冲区，，文件缓冲区区脱机I/O技术和SPOOLing技术1）单缓冲：内存中的一块块区域设：T：一块数据从从磁盘到内存存缓冲区所需需的时间；M：操作系统将将缓冲区数据据送入用户区区所需时间；；C：CPU对数据处理所所需时间；则则，系统对对整个数据的的处理时间为为：max(C,T)+M(<T+C)（CPU和I/O设备并行工作作，通常M远小于T或C）2)双缓冲块设备使用双双缓冲区时，，先将数据输输入到第一个个缓冲区，装装满后再输入入到第二个缓缓冲区，可进进一步提高I/O设备和CPU的并行工作效效率。3）循环缓冲当输入、输出出的速度基本本相匹配时，，可使用双缓缓冲，但若两两者的速度相相差甚远时可可用多缓冲。。典型的即生生产者和消费费者问题。NextICurrentNextG循环缓冲三种状态的缓缓冲区：空闲缓冲区：：NextI指向下一个空空缓冲区；已装满数据的的缓冲区：NextG指向下一个满满缓冲区；当前正在处理理的缓冲区：：Current指向当前缓冲冲区。4）缓冲池以上的缓冲区区只能用于某某一进程，它它们属于专用用缓冲。为了了提高缓冲区区的利用率，，可采用公用用缓冲池。缓冲池是由三三个缓冲区链链队列组成：：空缓冲区队列列emq输入队列inq输出队列outq四种工作缓冲冲区：用于收容输入入数据的工作作缓冲区hin用于提取输入入数据的工作作缓冲区sin用于收容输出出数据的工作作缓冲区hout用于提取输出出数据的工作作缓冲区sout3.磁盘高速缓存存磁盘高速缓存存是指利用内内存中的一段段空间来暂存存从磁盘上读读出或来不及及写回磁盘的的数据，因此此可以大大提提高磁盘的访访问速度。1）磁盘高速缓缓存的形式内存中开辟一一段大小固定定、独立的存存储空间，不不受应用程序序干扰。将内存中难以以利用的小存存储区域链成成一个缓冲池池，供请求页页式管理系统统和磁盘I/O共享使用。2）数据交付数据交付是指指将磁盘高速速缓存中的数数据传送给请请求者进程。。数据交付步骤骤：系统首先查看看磁盘高速缓缓存中是否有有所需数据的的复制；如果有复制，，直接将数据据提交给请求求者；否则，再从磁磁盘提取所需需数据交付给给请求者，同同时将数据送送入磁盘高速速缓存，以备备下次访问。。数据交付两种种方式数据交付：直直接将高速缓缓存中的数据据传送到请求求者的工作区区；指针交付：只只讲高速缓存存中某区域的的指针交付给给请求者，这这样可以减少少数据在内存存不同区域复复制的时间。。3）置换算法和请求分页（（段）存储管管理方式一样样，当高速缓缓存中的数据据装满后，需需要进行内外外存数据的置置换，通常采采用最近最久久未使用（LRU）算法。4）周期性写回回磁盘由于磁盘高速速缓存设置于于内存之中，，而内存属于于易失性存储储器，所以需需定期强制将将一些经常被被访问的数据据块写回磁盘盘。4.提高磁盘I/O速度的其他方方法提前读由于很多进程程对文件的访访问，多采用用顺序方式，，因此在读当当前盘块时可可以提前将下下一个盘块数数据读入磁盘盘缓冲区，从从而降低磁盘盘的启动次数数，减少读数数据的时间。。延迟写把本应该立刻刻写回数据的的缓冲区，挂挂到空闲缓冲冲区的队尾，，直到有进程程申请到该缓缓冲区时，才才将数据写回回磁盘。可以以减少磁盘访访问次数。虚拟盘利用内存空间间去访真磁盘盘，又称为RAM。虚拟盘通常常用于存放临临时文件，或或一些只读文文件。9、静夜夜四无无邻，，荒居居旧业业贫。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、雨中黄黄叶树，，灯下白白头人。。。20:50:1320:50:1320:5012/29/20228:50:13PM11、以我独独沈久，，愧君相相见频。。。12月-2220:50:1320:50Dec-2229-Dec-2212、故人江海别别，几度隔山山川。。20:50:1320:50:1320:50Thursday,December29,202213、乍乍见见翻翻疑疑梦梦，，相相悲悲各各问问年年。。。。12月月-2212月月-2220:50:1320:50:13December29,202214、他乡生白白发，旧国国见青山。。。29十二二月20228:50:13下下午20:50:1312月-2215、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。十二月月228:50下下午午12月月-2220:50December29,202216、行行动动出出成成果果，，工工作作出出财财富富。。。。2022/12/2920:50:1320:50:1329December202