設備管理培訓課件(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 通過執行通道程序，并于設備控制器共同實現對 I/O設備的控制。通道程序由一系列的通道指令所構成。每條通道指令應包含以下的內容：Network Optimization Expert Team操作 P R 計數 內存地址WRITE 0 0 80 813WRITE 0 0 140 1034WRITE 0 1 60 5830WRITE 0 1 300 2023WRITE 0 0 250 1850WRITE 1 1 250 720例： 下面給出一個由六條通道指令所構成的簡單的通道程序。該程序是將內存中不同地址的數據寫成多個記錄。Network Optimization Expert Team 緩 沖 管 理 緩沖的引入 (1) 緩和 CPU與 I/O設備間速度不匹配的矛盾。凡是數據到達和離去速度不匹配的地方均可采用緩沖技術。 (2) 減少對 CPU的中斷頻率，放寬對 CPU中斷響應時間的限制。 (3) 提高 CPU和 I/O設備之間的并行性。 Network Optimization Expert Team 單緩沖和雙緩沖 1.單緩沖 (SingleBuffer) 單緩沖是操作系統提供的最簡單的一種緩沖形式。每當一個進程發出一個 I/O請求時，操作系統便在主存中為之分配一緩沖區，該緩沖區用來臨時存放輸入 /輸出數據。 外部 設備 緩 沖 區OS用 戶進 程Network Optimization Expert Team167。對于塊設備： OS為進程分配一緩沖區，塊設備輸入時從磁盤把一塊數據輸入緩沖區的時間為 T， OS將緩沖區的數據傳送給用戶區的時間為 M，計算時間為 C，則 T和 C時可以并行的。數據處理時間約為max[C,T]+M。167。對于字符設備： 輸入時，緩沖區用于暫存用戶輸入的一行數據，在輸入期間，進程掛起等待輸入完畢；輸出時進程將一行數據輸入到緩沖區，繼續執行處理。如果前面的數據尚未提取完畢，則進程應阻塞。Network Optimization Expert Team工作區處理 (C)緩沖區傳送 (M) 輸入 (T)I/O設備(a)T1M1C1T2M2C2T3M3C3T4t(b)用戶進程單緩沖工作示意圖 Network Optimization Expert Team167。 在兩種情況下，單緩沖區的使用不會改善用戶進程的性能：216。 如果用戶進程在對有關數據進行加工處理時不釋放 I/O緩沖區，那么用戶進程的性能不會得到改善。216。 如果 T遠大于 C，即外部設備的 I/O速度比用戶進程的計算速度慢得多，那么，單 I/O緩沖區不會顯著改善用戶進程的性能。Network Optimization Expert Team2.雙緩沖 (DoubleBuffer)167。 增加一個緩沖區，兩個緩沖區可以交替使用。167。 當數據從緩沖區復制到用戶進程空間時，輸入設備不必等待，可立即開始向另一個緩沖區輸入數據。因此，增加了一個緩沖區后，前述的數據處理時間可近似為： MAX(T， C)。Network Optimization Expert Team外部 設備緩 沖 區OS用 戶進 程緩 沖 區167。另外，若用戶進程 I/O的數據超過一個緩沖區而不滿兩個緩沖區，雙緩沖使進程不會在 I/O數據期間被阻塞。Network Optimization Expert Team工作區用戶進程 緩沖區 1緩沖區 2I/O 設備T1(緩沖 1)1C1M2C2M3C3T2(緩沖 2) T3(緩沖 3)M4C44(緩沖 4)(a)(b)雙緩沖工作示意圖 MTNetwork Optimization Expert Team雙機通信時緩沖區的設置 緩沖區 緩沖區A機 B機(a)單緩沖發送緩沖區接收緩沖區接收緩沖區發送緩沖區A機 B機(b)雙緩沖在實現兩臺機器通信時，緩沖區的設置：單緩沖、雙緩沖。Network Optimization Expert Team 循環緩沖 167。 當用戶進程處理數據的速度較快、外部設備處 理數據的速度較慢，或者用戶進程輸入 /輸出的數據較多時，必須考慮增加緩沖區的數量以改善系統性能，這就是 多緩沖區 方式。167。 多個 I／ 0緩沖區常常被組織成一個環形隊列，故稱為 循環緩沖 。167。 實質上，雙緩沖可以看作是循環緩沖的一個特 例。Network Optimization Expert Team1.循環緩沖的組成 167。多個緩沖區：每個緩沖區大小均相同。分三類：216。 用于裝輸入數據的空緩沖區 R。216。 已經裝滿數據的緩沖區 G。216。 計算進程正在使用的工作緩沖區 C。167。多個指針：三個指針，分別是：216。 用于指示計算進程下一個可用緩沖區 G的指針Nextg。216。 輸入進程下次可以使用的空緩沖區 R的指針Nexti。216。 指示計算進程正在使用的緩沖區 C的指針Current。Network Optimization Expert Team循環緩沖 Network Optimization Expert Team2.循環緩沖區的使用 (1)Getbuf過程：216。 計算進程要使用緩沖區中的數據時調用；216。 輸入進程要使用緩沖區來裝入數據時調用。(2)Releasebuf過程： 216。 計算進程把 C緩沖區中的數據提取完畢時調用；216。 當輸入進程把緩沖區裝滿時調用。Network Optimization Expert Team3.進程同步 (1)Nexti指針追趕上 Nextg指針。(2)Nextg指針追趕上 Nexti指針。 Network Optimization Expert Team 緩沖池 (Buffer Pool) 167。 上述三種緩沖區的組織形式僅適用于某種特定的I/0進程和計算進程，屬于專用緩沖。167。 當系統中的設備很多時，將會有許多這樣的循環緩沖區，消耗大量的內存空間，而且其利用率也不高。167。 為了提高緩沖區的利用率，可以采用 公共緩沖池技術，其中的緩沖區可為多個設備和進程服務。167。 緩沖池由內存中一組大小相等的緩沖區組成，緩沖池屬于系統資源，由系統進行管理。 Network Optimization Expert Team1.緩沖池的組成 n緩沖池中的緩沖區一般有以下三種類型：① 空 (閑 )緩沖區；② 裝滿輸入數據的緩沖區；③ 裝滿輸出數據的緩沖區。 n為了管理 ,將相同類型的緩沖區鏈成隊列，形成三個隊列：① 空緩沖隊列 emq；② 輸入隊列 inq；③ 輸出隊列 outq。 Network Optimization Expert TeamNetwork Optimization Expert Team2.Getbuf過程和 Putbuf過程 voidGetbuf(type){Wait(RS(type))。Wait(MS(type))。B(number):=Takebuf ( type )。Signal(MS(type))。}voidPutbuf(type,number){Wait(MS(type))。Addbuf ( type, number )。Signal(MS(type))。Signal(RS(type))。}Network Optimization Expert Team3.緩沖區的工作方式緩沖區的工作方式 hinsoutsinhout收容輸入提取輸出用戶程序提取輸入收容輸出緩沖池（四種工作方式）Network Optimization Expert Team 設 備 分 配 在多道程序環境下，系統中的設備供所有進程共享，為防止諸進程對系統資源的無序競爭，特規定系統設備不允許用戶自行使用，必須由系統統一分配。Network Optimization Expert Team 設備分配中的數據結構 1.設備控制表 DCT設備類型 type設備標識符： deviceid設備狀態：等待 /不等待 忙 /閑指向控制器表的指針重復執行次數或時間設備隊列的隊首指針DCT1DCT2DCTn設備控制表集合設備控制表 每個設備一張 DCT Network Optimization Expert Team2.控制器控制表、 通道控制表和系統設備表 COCT、 CHCT和 SDT表 (c)系統設備表 SDT(a)控制器表 COCT(b)通道表 CHCT控制器標識符：controllerid控制器狀態：忙 /閑與控制器連接的通道表 (CHCT)指針控制器等待隊列的隊首指針控制器等待隊列的隊尾指針通道標識符：channelid通道狀態：忙 /閑與通道連接的控制器表首址通道等待隊列的隊首指針通道等待隊列的隊尾指針表目 1…表目 i…設備類型設備標識符DCT指針驅動程序入口Network Optimization Expert Team 設備分配時應考慮的因素1.設備