缓冲池的组成课件

第五章设备管理5.1I/O系统5.2I/O控制方式5.3缓冲管理5.4设备分配5.5设备处理第五章设备管理5.1I/O系统1上节回顾I/O设备分类：传输速率、信息单位、共享属性设备控制器：功能组成I/O通道：通道类型，解决瓶颈问题I/O控制方式程序I/O中断驱动DMA通道控制上节回顾I/O设备分类：传输速率、信息单位、共享属性25.3缓冲管理5.3.1缓冲的引入缓和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)提高CPU和I/O设备之间的并行性。5.3缓冲管理5.3.1缓冲的引入缓和3图5-10利用缓冲寄存器实现缓冲图5-10利用缓冲寄存器实现缓冲45.3.2单缓冲和双缓冲1.单缓冲(SingleBuffer)5.3.2单缓冲和双缓冲1.单缓冲(SingleBu52.双缓冲(DoubleBuffer)图5-12双缓冲工作示意图2.双缓冲(DoubleBuffer)图5-12双6图5-13双机通信时缓冲区的设置图5-13双机通信时缓冲区的设置75.3.3循环缓冲1.循环缓冲的组成图5-14循环缓冲5.3.3循环缓冲1.循环缓冲的组成图5-14循82.循环缓冲区的使用Getbuf过程。(2)Releasebuf过程。2.循环缓冲区的使用Getbuf过程。93.进程同步Nexti指针追赶上Nextg指针。(2)Nextg指针追赶上Nexti指针。3.进程同步Nexti指针追赶上Nextg指针。105.3.4缓冲池(BufferPool)1.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：①空(闲)缓冲区；②装满输入数据的缓冲区；③装满输出数据的缓冲区。

5.3.4缓冲池(BufferPool)1.缓冲池115.3.4缓冲池(BufferPool)1.缓冲池的组成 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。 四种工作缓冲区：1）收容输入2）提取输入3）收容输出4）提取输出5.3.4缓冲池(BufferPool)1.缓冲池122.Getbuf过程和Putbuf过程ProcedureGetbuf(type)beginWait(RS(type));Wait(MS(type));B(number)∶=Takebuf(type);Signal(MS(type));endProcedurePutbuf(type,number)beginWait(MS(type));Addbuf(type,number);Signal(MS(type));Signal(RS(type));end2.Getbuf过程和Putbuf过程Procedur133.缓冲区的工作方式四种缓冲区的工作方式1、收容输入2、提取输入3、收容输出4、提取输出3.缓冲区的工作方式四种缓冲区的工作方式145.4设备分配5.4设备分配155.4.1设备分配中的数据结构5.4.1设备分配中的数据结构161.设备控制表DCT图5-16设备控制表1.设备控制表DCT图5-16设备控制表172.控制器控制表、通道控制表和系统设备表图5-17COCT、CHCT和SDT表2.控制器控制表、通道控制表和系统设备表图5-1718控制器控制表、通道控制表、设备控制表的联接CHCT

COCT

DCT控制器控制表、通道控制表、设备控制表的联接CHCTC195.4.2设备分配时应考虑的因素设备的固有属性设备分配算法设备分配安全性5.4.2设备分配时应考虑的因素设备的固有属性201.设备的固有属性1.设备的固有属性212.设备分配算法2.设备分配算法223.设备分配中的安全性3.设备分配中的安全性235.4.3设备独立性1.设备独立性(DeviceIndependence)的概念为了提高OS的可适应性和可扩展性，在现代OS中都毫无例外地实现了设备独立性，也称为设备无关性。其基本含义是：应用程序独立于具体使用的物理设备。5.4.3设备独立性1.设备独立性(241.设备独立性(DeviceIndependence)的概念引入了逻辑设备和物理设备这两个概念。在应用程序中，使用逻辑设备名称来请求使用某类设备；在实际执行时，还必须使用物理设备名称。因此，系统须具有将逻辑设备名称转换为某物理设备名称的功能，这非常类似于存储器管理中所介绍的逻辑地址和物理地址的概念。1.设备独立性(DeviceIndep25在实现了设备独立性的功能后，可带来以下两方面的好处。在实现了设备独立性的功能后，可带262.设备独立性软件1)执行所有设备的公有操作①对独立设备的分配与回收；②将逻辑设备名映射为物理设备名，进一步可以找到相应物理设备的驱动程序；③对设备进行保护，禁止用户直接访问设备；④缓冲管理，即对缓冲区进行有效的管理⑤差错控制。设备独立性软件只处理那些设备驱动程序无法处理的错误。2.设备独立性软件1)执行所有设备的公272)向用户层(或文件层)软件提供统一接口无论何种设备，它们向用户所提供的接口应该是相同的。例如，对各种设备的读操作，在应用程序中都使用read;而对各种设备的写操作，也都使用write。2)向用户层(或文件层)软件提供统一接口28MCI的全称是MediaControlInterface，是Microsoft提供的多媒体控制接口。MCI向Windows提供高层次的，独立于设备的，控制多种多媒体设备的命令。它的优点包括：1、MCI封装了各种多媒体设备的具体控制细节，开发者只需要通过接口函数进行操作，就可以完全有效地对设备进行控制，缩短了多媒体开发时间，提高开发效率2、MCI是一种访问多媒体设备的高层次方法，独立于设备的品牌、控制参数差异等，提高了程序的可移植性和可靠性。3、MCI提供了功能强大的，可以在C语言直接调用的函数库。使得开发更加简单方便。MCI的全称是MediaControlInterface29MCI提供的基本操作：Open使用MCI_OPEN命令打开一设备Close使用MCI_CLOSE命令关闭一设备。Play使用MCI_PLAY命令播放一设备。Pause使用MCI_PAUSE命令暂停播放或记录。Stop使用MCI_STOP命令停止播放或记录。Status使用MCI_STATUS查询设备状态信息Set使用MCI_SET设定播放属性Seek使用MCI_SEEK定位到指定的播放位置MCI提供的基本操作：303.逻辑设备名到物理设备名映射的实现逻辑设备表2)LUT的设置问题图5-18逻辑设备表3.逻辑设备名到物理设备名映射的实现逻辑设备表图5-1315.4.4独占设备的分配程序1.基本的设备分配程序分配设备：检查安全性分配控制器分配通道保证找到设备—控制器—通道的三者分配成功的链路5.4.4独占设备的分配程序1.基本的设备分配程序分322.设备分配程序的改进缺点：1）以物理设备名I/O请求2）采用单通路结构，容易产生“瓶颈”改进：增加设备的独立性考虑多通路情况2.设备分配程序的改进缺点：335.4.5SPOOLing技术1.什么是SPOOLing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。事实上，当系统中引入了多道程序技术后，完全可以利用其中的一道程序，来模拟脱机输入时的外围控制机功能，把低速I/O设备上的数据传送到高速磁盘上；再用另一道程序来模拟脱机输出时外围控制机的功能，把数据从磁盘传送到低速输出设备上。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，我们把这种在联机情况下实现的同时外围操作称为SPOOLing(SimultaneausPeriphernalOperatingOn-Line)，或称为假脱机操作。5.4.5SPOOLing技术1.什342.SPOOLing系统的组成2.SPOOLing系统的组成352.SPOOLing系统的组成2.SPOOLing系统的组成362.SPOOLing系统的组成2.SPOOLing系统的组成372.SPOOLing系统的组成图5-19SPOOLing系统的组成2.SPOOLing系统的组成图5-19SPOOLi383.共享打印机共享打印机技术已被广泛地用于多用户系统和局域网络中。当用户进程请求打印输出时，SPOOLing系统同意为它打印输出，但并不真正立即把打印机分配给该用户进程，而只为它做