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說明：其他”課堂問答筆記“也在”操作系統“專欄
【5-5、5-6、5-7】
1、邏輯設備名到物理設備名映射的實現
答：在邏輯設備表LUT的每個表目中包含了三項：邏輯設備名、物理設備名和設備驅動程序的入口地址。如下圖。當進程用邏輯設備表請求分配I/O設備時，系統根據當時的具體情況，爲它分配一個相應的物理設備。同時，在邏輯設備表中建立一個表目（即在邏輯設備表中增加一行），填上應用程序中使用的邏輯設備名和系統分配的物理設備名，以及該設備驅動程序入口地址。當以後進程再利用該邏輯設備名請求I/O操作時，系統通過查找LUT，便可以找到該邏輯設備所對應的物理設備和該設備的驅動程序。
在系統中可採取兩種方式設置邏輯設備表： 1）是在整個系統中只設置一張LUT；2）是爲每個用戶設置一張LUT。
2、簡述假脫機系統（SPOOLing技術）
答：SPOOLing系統的組成：
輸入井和輸出井：輸入井和輸出井的存儲區域是在磁盤上開闢出來的。輸入/輸出井中的數據一般以文件的形式組織管理，這些文件稱之爲井文件。一個文件僅存放某一個進程的輸入或輸出數據，所有進程的數據輸入或輸出文件鏈接成一個輸入輸出隊列。
輸入緩衝區和輸出緩衝區：輸入緩衝區和輸出緩衝區的存儲區域是在內存中開闢出來的。主要用於緩和CPU和磁盤（不是設備）之間速度不匹配的矛盾。輸入緩衝區用於暫存有輸入設備傳送的數據，之後再傳送到輸入井；輸出緩衝區同理。
輸入進程SPi和輸出進程SPo：輸入進程也稱爲預輸入進程，用於將用戶進程要求的數據從輸入設備傳送到輸入緩衝區，再放到輸入井。當CPU需要這些數據的時候，直接從輸入井將數據讀入內存。反之，輸出同理。
井管理進程：控製作業與輸入/輸出井之間信息的交換
該技術是利用專門的外圍控制機，先將低速I/O設備上的數據傳送到高速磁盤（磁盤相對於外部設備而言：高速，相對於處理機而言：低速）上，或者相反（即輸出：數據由磁盤到設備）。這樣當處理機需要輸入數據時，便可以直接從磁盤中讀取數據（而不是直接讀取設備），極大地提高了輸入速度。反之，在處理機需要輸出數據時，也可以很快的速度把數據先輸出到磁盤上（而不是直接寫到設備），處理機便可去做自己的事情。
下面是利用SPOOLing技術實現打印輸出的例子：
SPOOLing系統接收到用戶進程的打印輸出請求後：
由輸出進程在輸出井中爲之申請一個空閒磁盤塊區，並將要打印的數據送入其中；
輸出進程再爲用戶進程申請一張空白的用戶請求打印表，並將用戶的打印要求填入其中，再將該表掛到請求打印隊列上。
當打印機空閒時，輸出進程將從請求打印隊列的隊首取出一張請求打印表，再從輸出井把數據送到內存緩衝區，啓動打印機打印輸出。打印完後，輸出進程繼續檢查請求打印隊列……
3、簡述設備處理程序的功能。
答：設備處理程序通常又稱爲設備驅動程序，它是I/O系統的高層與設備控制器之間的通信程序，其主要任務是接收上層軟件（即設備獨立性軟件）發來的抽象I/O要求，如read或write命令，再把它轉換爲具體要求後，發送給設備控制器，啓動設備去執行；反之，它也將由設備控制器發來的信號傳送給上層軟件。由於驅動程序與硬件直接密切相關，故通常應爲每一類設備配置一種驅動程序。例如：打印機和顯示器需要不同的驅動程序。
下面是I/O系統的層次結構：
設備處理程序的主要功能：
1) 接收由與設備無關的軟件發來的命令和參數，並將命令中的抽象要求轉換爲與設備相關的低層操作序列。
2) 檢查用戶I/O請求的合法性，瞭解I/O設備的工作狀態，傳遞與I/O設備操作有關的參數，設置設備的工作方式。
3) 發出I/O命令，如果設備空閒，便立即啓動I/O設備，完成指定的I/O操作；如果設備忙碌，則將請求者的請求塊掛在設備隊列上等待。
4) 及時響應由設備控制器發來的中斷請求，並根據其中斷類型，調用相應的中斷處理程序進行處理。
5）對於有通道的計算機，驅動程序還應該根據用戶 I/O 請求自動構成通道程序。
4、描述磁盤存儲器管理的主要任務。
答：爲文件分配必要的存儲空間，使得每個文件“各得其所”；合理組織文件的存儲方式以提高文件的訪問速度；提高磁盤存儲空間的利用率；提高I/O速度以改善文件系統的性能、採取必要的冗餘措施（增加多餘的重複文件）保證文件存儲的可靠性。
5、理解磁盤訪問時間的構成
答：首先參考磁盤結構圖：
要讀取的數據在磁盤的某個磁道上的某個扇區中，寫入也是一樣
磁盤訪問時間=尋道時間Ts+旋轉延遲時間Tr+傳輸時間Tt
①尋道時間：該時間是啓動磁臂的時間s與讀寫磁頭移動 n條磁道所花費的時間之和。 即：Ts = m*n + s，其中，m是一常數，與磁盤驅動器的速度有關；
②旋轉延遲時間：是指定扇區移動到磁頭下面所經歷的時間。不同的磁盤類型中，旋轉速度至少相差一個數量級，如轉速15000r/min的硬盤Tr爲2ms; 轉速300或600r/min的軟盤Tr爲50~100ms；
③傳輸時間：是指數據從磁盤讀出或向磁盤寫入經歷的時間。若每次讀/寫的權字節數爲b，磁盤每秒鐘的轉速爲r，一條磁道上的字節數爲N，則Tt=b/(r*N)