軟考(軟件設計師)--操作系統基礎知識之設備管理(一)

計算機系統的一個重要組成部分師I/O系統。

I/O系統包括:

  • 輸入、輸出折百
  • 存儲功能的設備
  • 設備控制器

一、設備管理的概念

設備管理程序提供下述功能

  • 提供和進程管理系統的接口
  • 進行設備分配
  • 實現設備和設備之間、設備和CPU之間的並行操作
  • 進行緩衝區管理。

二、I/O控制方式

  1. 程序II/O方式
  2. 終端控制I/0方式
  3. 直接存儲器訪問(DMA)方式
  4. I/0通道控制方式:
    字節多路通道;選擇通道;成組多路通道

三、緩存管理

  • 單緩衝
  • 多緩衝
  • 循環緩衝
  • 緩衝池(Buffer Pool)

引入 緩衝區的主要原因歸結爲以下幾點:

  • 緩和CPU與I/O設備間速度不匹配的矛盾
  • 減少對CPU的中斷頻率,放款對CPU中斷響應時間的限制
  • 提高CPU和I/O設備之間的並行性。

單緩衝:
在單緩衝情況下,每當用戶進程發出一I/O請求時,OS便在主存中爲之分配一緩衝區。
在字符設備輸入時,緩衝區用於暫存用戶輸入的一行數據,在輸入期間,用戶進程被掛起以等待數據輸入完畢;在輸出時,用戶進程將一行數據輸入到緩衝區後,繼續執行處理。當用戶進程已經有第二行數據輸出時,如果第一行數據尚未被提取完畢,則此時用戶進程阻塞。

雙緩衝:
爲了加快輸入和輸出速度,提高設備利用率,人們又引入了雙緩衝區機智,也稱爲緩衝對換。在設備輸入時,先將數據送入第一緩衝區,裝滿後便裝滿後便轉向第二緩衝區。此時OS可以從第一緩衝區中移出數據,並送入用戶進程。

循環緩衝
循環緩衝有多個大小相同的緩衝區,緩衝區有三種類型:

  • 用於裝輸入數據的空緩衝區R
  • 已裝滿數據的緩衝區G
  • 計算進程正在使用的現行工作緩衝區C
    在這裏插入圖片描述

緩衝池
對於既可輸入又可輸出的公用緩衝區,至少應含有三種類型緩衝區:

  1. 空緩衝區;
  2. 裝滿輸入數據的緩衝區
  3. 裝滿輸出數據的緩衝區

四、設備的分配

設備分配原則:

  1. 靜態分配
  2. 動態分配(會發生死鎖)

設備分配策略

  1. 先請求先分配
  2. 優先級高者先分配
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