MindMap Gallery 第五章-输入输出管理
操作系统详细思维导图,其中IO子系统的层次结构有用户层IO软件、设备独立性软件、设备驱动程序、中断处理程序、硬件,本图适合计算机相关专业期末复习,考研学习等。
Edited at 2023-10-11 11:41:49Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
Projektmanagement ist der Prozess der Anwendung von Fachwissen, Fähigkeiten, Werkzeugen und Methoden auf die Projektaktivitäten, so dass das Projekt die festgelegten Anforderungen und Erwartungen im Rahmen der begrenzten Ressourcen erreichen oder übertreffen kann. Dieses Diagramm bietet einen umfassenden Überblick über die 8 Komponenten des Projektmanagementprozesses und kann als generische Vorlage verwendet werden.
Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
Projektmanagement ist der Prozess der Anwendung von Fachwissen, Fähigkeiten, Werkzeugen und Methoden auf die Projektaktivitäten, so dass das Projekt die festgelegten Anforderungen und Erwartungen im Rahmen der begrenzten Ressourcen erreichen oder übertreffen kann. Dieses Diagramm bietet einen umfassenden Überblick über die 8 Komponenten des Projektmanagementprozesses und kann als generische Vorlage verwendet werden.
第五章-输入输出管理
1. I/O管理概述
I. I/O设备
i. 按使用特性
人机交互类设备
如打印机,鼠标,键盘,显示器等
慢
存储设备
网络通信设备
ii. 按传输速率
低速设备
如键盘,鼠标
中速设备
高速设备
iii. 按信息交换单位
块设备
∈有结构设备
如磁盘设备
速率高
可寻址
存取以数据块为单位
字符设备
∈无结构设备
如终端机,打印机
传输速率低
不可寻址
iv. 设备分配考虑的问题
设备固有属性
设备独立性
安全性
II. I/O控制方式
i. 程序控制方式
也称轮询
原理
CPU不断测试I/O设备状态
缺点
CPU与外设只能串行工作
CPU利用率极低
数据读取单位
字节
ii. 中断驱动方式
原理
外设每读一个字到其数据寄存器,就通过中断打断CPU并请求服务
在每个指令周期的末尾,CPU检查中断
缺点
每个字的数据传输都需经过CPU
数据读取单位
字节
iii. DMA方式
原理
在外设与内存之间直接开辟数据交换通路,彻底解放CPU
仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时,才需要CPU干预。整个数据传输在DMA控制器下直接完成
每个DMA控制器对应一个设备
DMA控制器组成
命令状态寄存器(CR)
用于接收CPU发来的I/O命令,控制信息或设备状态
内存地址寄存器(MR)
输入时:存放数据送到的内存始址;输出时:存放由内存到设备的内存源地址
数据寄存器(DR)
暂存传输的数据
数据计数器(DC)
传输数据的长度
缺点
CPU没发出一条I/O指令,只能读取一个或多个连续的数据块,若要读写离散的数据块,则需要发出多条IO指令
数据读取单位
数据块
iv. 通道控制方式
原理
把对一个数据块为单位的干预,减少为对一组数据块的读写及有关控制和管理为单位的干预
CPU需要数据时,就向IO通道发送一条IO指令,给出其通道程序的首地址和要访问的IO设备,通道便按要求完成即可。传送完成后向CPU发出中断请求
每个通道对应多个设备
I/O通道
专门负责输入输出的处理机(硬件设备)
与CPU共享内存
字节多路通道
连接大量低速或中速IO设备
通道程序
即任务清单
v. IO子系统的层次结构
1. 用户层IO软件
通过系统调用获取服务
2. 设备独立性软件
也称系统调用处理层
设备独立性
也称设备无关性
应用程序独立于所使用的的物理设备
设备访问
用户程序
逻辑设备名
(易于IO重定向)
OS
物理设备名
3. 设备驱动程序
如计算数据所在磁盘的柱面号,磁头号,扇区号
每个设备(而不是每类设备)对应一个设备驱动程序
4. 中断处理程序
5. 硬件
2. I/O核心子系统
I. 高速缓存与存储器
i. 磁盘高速缓冲
OS使用磁盘高速缓冲技术来提高IO速度
逻辑上属于磁盘,物理上驻留在内存的盘快
实现
1. 在内存开辟单独存储空间作为磁盘高速缓存,大小固定
2. 把未利用的内存空间作为一个缓冲池,供请求分页系统与磁盘IO共享
特点
高速缓冲有的数据,低速设备也有
ii. 缓冲区
1. 引入目的
缓解外设与CPU速度不匹配问题
数据粒度(数据单元大小)不匹配
2. 特点
“非空不能写,非满不能读”
3. 实现
单缓冲
T
输入数据到缓冲区时间
M
从缓冲区传送数据到工作区
C
处理数据的时间
处理每块数据的时间
max(C,T) M
双缓冲
处理每块数据的时间
max(C M,T)
循环缓冲
循环队列实现
缓冲池
4. 特点
缓冲区有的数据低速(高速)设备上不一定有
高速设备永远不直接访问低速设备
II. 设备分配与回收
i. 设备分配的数据结构
设备控制表(DCT)
控制器控制表(COCT)
通道控制表(CHCT)
系统设备表(SDT)
成功分配设备的条件
仅当控制器,设备,通道都分配成功
ii. 分配策略
静态分配
作业执行前一次性分配其所需的全部设备
特点
无死锁;但设备利用率低
适用
独占设备
动态分配
适用
共享设备
iii. 逻辑设备到物理设备的映射
逻辑设备表(LUT)
将逻辑名映射为物理设备名
结构
逻辑设备名
物理设备名
驱动程序的入口地址
III. SPOOLing技术(假脱机技术)
i. 引入目的
缓解CPU与外设速度不匹配
ii. 技术实现
多道程序技术
软件实现
外存(高速缓存)支持
iii. 作用
将一台独占的物理设备虚拟成多台逻辑设备,从而被多个进程同时共享
作业执行不必等待IO
iv. 组成
1. 输入输出井
模拟输入输出时的磁盘
用户打印的数据首先被送到磁盘固定区域
2. 输入输出缓冲区
输入设备->输入缓冲区->输入井
输入数据
输出井->输出缓冲区->输出设备
输出数据
3. 输入输出进程
模拟输入输出时的外围控制机
4. 井管理程序
控制作业与磁盘井之间的信息交互