第5章设备管理ppt课件.ppt

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1、兰州理工大学计算机与通信学院,第5章 设备管理,5.1 概述 5.2 I/O控制 5.3 I/O软件层次 5.4 缓冲管理 5.5 设备分配 5.6 磁盘调度和管理 5.7 Windows设备管理,本章主要内容,控制计算机所有输入/输出设备是操作系统的主要功能之一。在计算机系统中，除了CPU和内存之外，其他的大部分硬件设备称为外部设备。包括常用的输入输出设备、外存设备以及终端设备等。这些设备种类繁多、特性各异、操作时的区别也很大，从而使得操作系统的设备管理变得十分复杂，因此，设备管理是操作系统中最庞杂和琐碎的部分。,兰州理工大学计算机与通信学院,兰州理工大学计算机与通信学院,第5章 设备管理,

2、5.1 概述 5.2 I/O控制 5.3 I/O软件层次 5.4 缓冲管理 5.5 设备分配 5.6 磁盘调度和管理,5.1 概述,5.1.1 设备分类5.1.2 设备控制器5.1.3 设备通道,兰州理工大学计算机与通信学院,设备的种类和数量越来越多，结构也越来越复杂，为了管理上的方便，通常按不同的观点，从不同的角度对设备进行分类。 1、 按照信息交换的单位分类：字符设备(character device)、块设备(block device) 2、 按照输入输出特性分类：输入输出设备、存储设备、通信设备 3、按照所属关系分类：系统设备、用户设备,兰州理工大学计算机与通信学院,4、按照资源分配方

3、式分类：独占设备、共享设备、虚拟设备 5、 按照传输速率分类：高速设备、中速设备、低速设备,兰州理工大学计算机与通信学院,5.1 概述,5.1.1 设备分类5.1.2 设备控制器5.1.3 设备通道,兰州理工大学计算机与通信学院,一般而言，设备由两大部分组成：物理设备和电子部件，为了达到设计的模块性和通用性，一般将其分开。 物理设备泛指输入输出设备中为执行所规定的操作必须有的物理装置，包括机械运动、光学变换、物理效应以及机电、光电或光机结合的各种有形的设备。 电子部件称为设备控制器（Device Controller）或适配器（Adapter），是和计算机系统直接联系的电子部件，在个人计算机中

4、，它常常是一块可以插入主板扩充槽的印刷电路板。,兰州理工大学计算机与通信学院,1、设备控制器的组成,兰州理工大学计算机与通信学院,2、设备控制器的功能 接收和识别CPU或通道发来的命令 实现数据交换 发现和记录设备及自身的状态信息 设备地址识别 数据缓冲 差错控制,兰州理工大学计算机与通信学院,3、设备、控制器和软件之间的关系,兰州理工大学计算机与通信学院,5.1 概述,5.1.1 设备分类5.1.2 设备控制器5.1.3 设备通道,兰州理工大学计算机与通信学院,通道又称输入输出处理器，相当于一台小型的处理机，它接受主机的命令，独立执行通道程序，对外部设备的输入输出操作进行管理和控制，完成主存

5、储器和外围设备之间的成批数据传输。 引入通道技术后，输入输出操作过程：中央处理机在执行主程序时遇到输入输出请求，则它启动指定通道上的外围设备，一旦启动成功，通道开始控制外围设备进行操作。这时CPU就可执行其它任务并与通道并行工作，直到输入输出操作完成。当主机委托的I/O任务完成后，通道发出中断信号，请求CPU处理，CPU停止当前工作，转向处理输入输出操作结束事件。,兰州理工大学计算机与通信学院,1、通道与设备的连接 具有通道装置的计算机，主机、通道、控制器和设备之间采用四级连接，实施三级控制。,兰州理工大学计算机与通信学院,兰州理工大学计算机与通信学院,2、通道的类型 按照信息交换方式和连接设

6、备种类不同，通道可分为三种类型： 字节多路通道（Byte Multiplexer Channel） 数组选择通道（Blocked Selector Channel） 数组多路通道（Block Multiplexer Channel）,兰州理工大学计算机与通信学院,兰州理工大学计算机与通信学院,兰州理工大学计算机与通信学院,数组多路通道将数组选择通道传输速度高和字节多路通道能使各子通道分时并行操作的优点相结合，形成一种新的通道。它含有多个非分配型子通道，使得多个通道程序在同一个通道系统中并行运行，每当执行完一条通道命令，它就转向另一通道程序。由于它在任一时刻只能为一台设备作数据传送服务，这类似于

7、选择通道；但它不等整个通道程序执行结束就能执行另一设备的通道程序命令，这类似于字节多路通道。 数组多路通道的实质是：对通道程序采用多道程序设计技术的硬件实现。该通道既具有很高的数据传输速率，又能获得令人满意的通道利用率，因而广泛地应用于连接高速和中速设备。,兰州理工大学计算机与通信学院,兰州理工大学计算机与通信学院,第5章 设备管理,5.1 概述 5.2 I/O控制 5.3 I/O软件层次 5.4 缓冲管理 5.5 设备分配 5.6 磁盘调度和管理,输入输出控制在计算机处理中具有重要的地位，为了有效地实现物理I/O操作，必须通过软、硬件技术，对CPU和I/O设备的职能进行合理分工，以调节系统性

8、能和硬件成本之间的矛盾。随着计算机技术的发展，I/O控制方式逐渐由简到繁，由低级到高级，其主要的发展方向是CPU与外围系统并行工作。 按照I/O控制器功能的强弱，以及和CPU之间联系方式的不同，可把I/O设备控制方式分为四类，它们的主要差别在于CPU和外围设备并行工作的方式、并行工作的程度不同。,兰州理工大学计算机与通信学院,5.2 I/O控制,5.2.1 程序直接控制I/O方式5.2.2 中断驱动方式5.2.3 DMA方式5.2.4 通道方式,兰州理工大学计算机与通信学院,程序直接控制I/O方式（programmed I/O）又称程序查询方式，在尚无中断的早期计算机系统中，输入输出完全由CP

9、U控制。在这种方式下，输入输出指令或询问指令测试一台设备的“忙/闲”标志位，决定主存储器和外围设备是否交换一个字节或一个字。每传送一个字节或一个字，CPU都要循环地执行状态检查。,兰州理工大学计算机与通信学院,兰州理工大学计算机与通信学院,5.2 I/O控制,5.2.1 程序直接控制I/O方式5.2.2 中断驱动方式5.2.3 DMA方式5.2.4 通道方式,兰州理工大学计算机与通信学院,中断技术的引入，是为了消除程序直接控制方式中设备驱动程序不断地轮询控制器状态寄存器的开销，进一步提高系统并行工作的程度。中断技术结合在硬件中实现后，外围设备有了反映其状态的能力，仅当I/O操作正常或异常结束后

10、，由设备控制器“自动地”通知设备驱动程序，这时才中断CPU，实现了一定程度的并行操作，这就叫中断驱动方式（interrupt-driven I/O）。,兰州理工大学计算机与通信学院,兰州理工大学计算机与通信学院,5.2 I/O控制,5.2.1 程序直接控制I/O方式5.2.2 中断驱动方式5.2.3 DMA方式5.2.4 通道方式,兰州理工大学计算机与通信学院, DMA控制方式的引入：虽然程序中断方式消除了程序查询方式的“忙式”测试，提高了CPU的利用率，但是CPU在响应中断请求后，必须停止现行程序转入中断处理程序并参与数据传输操作。例如，要从键盘输入1KB的数据，就需要中断1024次CPU。

11、如果I/O设备能直接与主存交换数据而不占用CPU，那么CPU的利用率还可提高，这就出现了直接存储器存取(Direct Memory Access，DMA)方式。DMA方式适用于具有DMA控制器的计算机系统。,兰州理工大学计算机与通信学院,DMA控制器至少需要以下逻辑部件： 内存地址寄存器 字（节）计数器 数据缓冲寄存器或数据缓冲区 设备地址寄存器 中断机制和控制逻辑,兰州理工大学计算机与通信学院, DMA控制方式的工作原理,兰州理工大学计算机与通信学院,DMA方式的特点： 数据在内存和设备之间直接传送，传送过程中不需要CPU干预。 仅在一个数据块传送结束后，DMA控制器才向CPU发送中断请求。

12、 数据的传送控制工作完全由DMA控制器完成，速度快，适用于高速设备的数据成组传送。 在数据传送过程中，CPU与外设并行工作，提高了系统效率。,兰州理工大学计算机与通信学院, DMA控制方式的工作模式 许多总线都支持DMA控制器工作的以下两种模式： 字模式也称周期窃取(cycle stealing)：字模式每次请求传送一个字，在DMA控制器启动数据传送时，它要占用总线。 块模式也称突发模式（burst mode）。在该模式下，DMA控制器占用总线时，命令设备发送一连串数据予以传送，然后释放总线。,兰州理工大学计算机与通信学院,5.2 I/O控制,5.2.1 程序直接控制I/O方式5.2.2 中断

13、驱动方式5.2.3 DMA方式5.2.4 通道方式,兰州理工大学计算机与通信学院, 通道方式的引入 通道方式是DMA方式的发展，它进一步将CPU对I/O操作及有关管理和控制的干预减少到以多个数据块为单位的干预，通道的出现是现代计算机系统功能不断完善、性能不断提高的结果。例如，当CPU要完成一组相关数据块的读（写）操作时，只需要向通道发出一条I/O指令，给出所要执行的通道处理程序的地址和要访问的I/O设备，通道接到该指令后，通过执行通道处理程序便可完成CPU指定的I/O任务。,兰州理工大学计算机与通信学院,2通道指令 通道处理程序是由一系列通道指令构成的。通道指令在进程要求数据时自动生成。通道指

14、令的格式一般有操作码、计数器、内存地址和结束位构成：操作码：规定了指令所要执行的操作，如读、写、控制等。计数器：表示本条指令要读（写）数据的字节数。内存地址：标识数据要送入的内存地址或从内存何处取出数据。通道程序结束位P：表示通道程序是否结束，P=1表示本条指令是通道程序的最后一条指令。记录结束位R：R=0 表示本条通道指令与下一条通道指令所处理的数据属于一个记录，R=1 表示该指令处理的数据是最后一条记录,兰州理工大学计算机与通信学院,3通道方式处理过程 当进程要求设备输入数据时，CPU发出启动指令，并指明要进行的I/O操作、使用设备的设备号和对应的通道。 通道接收到CPU发来的启动指令后，

15、把存放在内存的通道处理程序取出，开始执行通道指令。 执行一条通道指令，设置对应设备控制器中的控制状态寄存器。,兰州理工大学计算机与通信学院, 设备根据通道指令的要求，把数据送往内存指定区域，如果本指令不是通道处理程序的最后一条指令，取下一条通道指令，并转继续执行；否则执行。 通道处理程序执行结束，通道向CPU发中断信号请求CPU做中断处理。 CPU接到中断处理信号后进行善后处理，然后返回被中断进程继续执行。,兰州理工大学计算机与通信学院,兰州理工大学计算机与通信学院,第5章 设备管理,5.1 概述 5.2 I/O控制 5.3 I/O软件层次 5.4 缓冲管理 5.5 设备分配 5.6 磁盘调度

16、和管理,5.3 I/O软件层次,5.3.1 I/O软件的目标5.3.2 I/O中断处理程序5.3.3 I/O设备驱动程序5.3.4 与设备无关的I/O软件5.3.5 用户空间的I/O软件,兰州理工大学计算机与通信学院,I/O软件的总体设计目标是：高效率和通用性。 通常，I/O软件设计时主要考虑以下问题：设备无关性 (Device Irrespective)、统一命名(Uniform Naming)、出错处理(Error Handling)、同步(Synchronous)、缓冲(Buffering)、独占型外围设备和共享型外围设备。 为了合理、高效地解决以上问题，操作系统通常把I/O软件组织成以

17、下四个层次： I/O中断处理程序（底层） I/O设备驱动程序 与设备无关的操作系统I/O软件 用户层I/O软件,兰州理工大学计算机与通信学院,5.3 I/O软件层次,5.3.1 I/O软件的目标5.3.2 I/O中断处理程序5.3.3 I/O设备驱动程序5.3.4 与设备无关的I/O软件5.3.5 用户空间的I/O软件,兰州理工大学计算机与通信学院,中断处理程序是紧挨硬件的最内层软件，是与硬件设备密切相关的软件。所以中断是应该尽量加以屏蔽的概念，放在操作系统的底层进行处理，以便其余部分尽可能少地与之发生联系。每个进程在启动一个I/O操作后将阻塞，然后等待I/O操作的完成。当I/O操作完成并产生

18、一个中断时，由操作系统接管CPU后转中断处理程序执行，中断处理程序执行相应的处理，并解除相应进程的阻塞状态。,兰州理工大学计算机与通信学院,5.3 I/O软件层次,5.3.1 I/O软件的目标5.3.2 I/O中断处理程序5.3.3 I/O设备驱动程序5.3.4 与设备无关的I/O软件5.3.5 用户空间的I/O软件,兰州理工大学计算机与通信学院,不同设备的控制器中寄存器的个数以及能够识别的命令的性质有着本质的不同，所以每个连接到计算机上的I/O设备都需要某些特定的代码来对其控制，这样的代码称为设备驱动程序（Device Driver），它一般由设备的制造商编写并连同设备一起交付。因为每一个操

19、作系统都需要自己的设备驱动程序，所以设备制造商通常要为不同的操作系统提供驱动程序。设备驱动程序中包括了所有与设备相关的代码，是直接与硬件打交道的模块。,兰州理工大学计算机与通信学院, 设备驱动程序的功能 设备驱动程序是控制设备动作的核心模块，用来控制设备上的数据传输。一般来说应该有以下功能： 接收来自上层的与设备无关软件中的抽象请求，并且监督这些请求的执行； 取出请求队列中的队首请求，将相应设备分配给它； 向设备控制器发送命令，启动该设备工作，完成指定I/O操作； 处理来自设备的中断。 对于设置有通道的计算机系统，驱动程序还应该能够根据用户的I/O请求，自动构造通道程序。,兰州理工大学计算机与

20、通信学院, 设备驱动程序在系统中的逻辑定位,兰州理工大学计算机与通信学院, 设备驱动程序的特点 驱动程序的主要作用是实现请求I/O的进程与设备控制器之间的通信。 驱动程序与设备的特性密切相关。 驱动程序可以动态地安装或卸载。 驱动程序与I/O控制方式相关。 驱动程序与硬件密切相关。 不允许驱动程序使用系统调用,兰州理工大学计算机与通信学院, 设备驱动程序的框架 设备驱动程序与外界的接口 对设备驱动程序与外界的接口需要进行严格的定义，主要体现在以下三个方面：设备驱动程序与操作系统内核的接口。设备驱动程序与系统引导的接口。设备驱动程序与设备的接口。,兰州理工大学计算机与通信学院, 设备驱动程序的组

21、成 设备驱动程序的注册与注销。 设备的打开与释放。 设备的读/写操作 设备的控制操作。 设备的中断或轮询处理。,兰州理工大学计算机与通信学院,5.3 I/O软件层次,5.3.1 I/O软件的目标5.3.2 I/O中断处理程序5.3.3 I/O设备驱动程序5.3.4 与设备无关的I/O软件5.3.5 用户空间的I/O软件,兰州理工大学计算机与通信学院,设备无关软件一般完成以下的功能： 设备驱动程序的统一接口 设备命名 设备保护 提供独立于设备的块大小 缓冲区管理 块设备的存储分配 独占型外围设备的分配和释放,兰州理工大学计算机与通信学院,5.3 I/O软件层次,5.3.1 I/O软件的目标5.3

22、.2 I/O中断处理程序5.3.3 I/O设备驱动程序5.3.4 与设备无关的I/O软件5.3.5 用户空间的I/O软件,兰州理工大学计算机与通信学院,尽管大部分I/O软件在操作系统中，但用户空间也有一小部分，通常它们以库函数的形式出现，甚至是在核心外运行的完整程序。例如用户编写的C程序中可以使用标准I/O 库函数，经编译以后，用户程序就和相应的库函数链接在一起了，然后装入内存运行。而库函数代码中要使用系统调用（其中包括I/O系统调用），经过系统调用进入操作系统，为用户提供相应的服务。,兰州理工大学计算机与通信学院,兰州理工大学计算机与通信学院,兰州理工大学计算机与通信学院,第5章 设备管理,

23、5.1 概述 5.2 I/O控制 5.3 I/O软件层次 5.4 缓冲管理 5.5 设备分配 5.6 磁盘调度和管理,5.4 缓冲管理,5.4.1 缓冲的引入5.4.2 单缓冲5.4.3 双缓冲5.4.4 循环缓冲5.3.5 缓冲池,兰州理工大学计算机与通信学院,在设备管理中，引入缓冲区的主要原因： 改善CPU与外围设备之间速度不匹配的矛盾。 减少对CPU的中断频率，放宽对CPU中断响应时间的限制。 提高CPU和I/O设备的并行性。 缓冲有硬缓冲和软缓冲之分 在操作系统管理下，常常辟出许多专用主存区域的缓冲区用来服务于各种设备，支持I/O管理功能。 常用的缓冲技术有：单缓冲、双缓冲、循环缓冲、

24、缓冲池。,兰州理工大学计算机与通信学院,5.4 缓冲管理,5.4.1 缓冲的引入5.4.2 单缓冲5.4.3 双缓冲5.4.4 循环缓冲5.3.5 缓冲池,兰州理工大学计算机与通信学院,兰州理工大学计算机与通信学院,5.4 缓冲管理,5.4.1 缓冲的引入5.4.2 单缓冲5.4.3 双缓冲5.4.4 循环缓冲5.3.5 缓冲池,兰州理工大学计算机与通信学院,兰州理工大学计算机与通信学院,5.4 缓冲管理,5.4.1 缓冲的引入5.4.2 单缓冲5.4.3 双缓冲5.4.4 循环缓冲5.3.5 缓冲池,兰州理工大学计算机与通信学院, 循环缓冲的组成包含多个缓冲区和多个指针(Nextg、Next

25、i、Current),兰州理工大学计算机与通信学院, 循环缓冲的使用 Getbuf过程：当计算进程要使用缓冲区中的数据时，调用Getbuf过程，该过程将由指针Nextg所指示的缓冲区提供给进程使用，并且把它改为当前工作缓冲区，令current指针指向该缓冲区的第一个单元，同时，将指针Nextg移向下一个G缓冲区。同理，当输入进程要使用空缓冲区时，调用Getbuf过程，该过程将由指针Nexti所指示的缓冲区提供给输入进程使用，同时移动指针Nexti指向下一个R缓冲区。 Releasebuf过程：当计算进程把C缓冲区的数据提取完毕时，便调用Releasebuf过程释放C缓冲区，同时把C缓冲区改为R

26、缓冲区；同理，当输入进程把缓冲区装满时，也调用Releasebuf过程释放R缓冲区，同时把R缓冲区改为G缓冲区。,兰州理工大学计算机与通信学院, 进程同步 使用输入循环缓冲，可使输入进程和计算进程并行执行。相应地，指针Nexti和指针Nextg将不断地沿着顺时针方向移动，这样就可能出现下面两种情况： 指针Nexti追赶上指针Nextg：无缓冲区可用。 指针Nextg追赶上指针Nexti：无装满数据的缓冲区可供计算进程提取数据。,兰州理工大学计算机与通信学院,5.4 缓冲管理,5.4.1 缓冲的引入5.4.2 单缓冲5.4.3 双缓冲5.4.4 循环缓冲5.3.5 缓冲池,兰州理工大学计算机与通

27、信学院, 缓冲池的组成 公用缓冲池：至少包含空闲缓冲区、装满输入数据的缓冲区和装满输出数据的缓冲区。 三个队列：空缓冲区队列emq、 输入缓冲区队列inq、 输出缓冲区队列outq。 四种工作缓冲区：用于收容输入数据的工作缓冲区、用于提取输入数据的工作缓冲区、用于收容输出数据的工作缓冲区、用于提取输出数据的工作缓冲区。,兰州理工大学计算机与通信学院, Getbuf过程和Putbuf过程 Procedure Getbuf(type) Wait(RS(type); Wait(MS(type); B(number):=Takebuf(type); signal(MS(type); ,兰州理工大学计算

28、机与通信学院,Procedure Putbuf(type, number) Wait(MS(type); Addbuf(type, number); signal(MS(type); signal(RS(type); ,兰州理工大学计算机与通信学院, 缓冲区的工作方式,兰州理工大学计算机与通信学院,兰州理工大学计算机与通信学院,第5章 设备管理,5.1 概述 5.2 I/O控制 5.3 I/O软件层次 5.4 缓冲管理 5.5 设备分配 5.6 磁盘调度和管理,在计算机系统中，设备、控制器和通道等资源是有限的，并不是每个进程随时都可以得到这些资源。在多道程序环境下，系统中的设备供所有进程使用，

29、为防止诸进程对系统资源的无序使用，系统规定设备由系统统一分配，以提高设备利用率并避免死锁。每当进程向系统提出I/O请求时，只要是可能的和安全的，设备分配程序便把设备分配给它，必要时还可能要分配控制器和通道，分配的顺序是：分配设备、分配控制器、分配通道。,兰州理工大学计算机与通信学院,5.5 设备分配,5.5.1 设备分配中的数据结构5.5.2 设备独立性5.5.3 设备分配技术,兰州理工大学计算机与通信学院,兰州理工大学计算机与通信学院,5.5 设备分配,5.5.1 设备分配中的数据结构5.5.2 设备独立性5.5.3 设备分配技术,兰州理工大学计算机与通信学院,设备独立性的概念 设备独立性是

30、指用户程序独立于具体使用的物理设备。要实现设备独立性，必须引入逻辑设备和物理设备两个概念。 设备独立性有以下优点： 增加了外围设备分配的灵活性，能更有效利用外围设备资源，实现多道程序设计技术。 提高了系统的可靠性。,兰州理工大学计算机与通信学院,2逻辑设备表（Logical Unit Table，LUT）,LUT的设置可以采用两种方式： 整个系统设置一张LUT。 为每个用户设置一张LUT。该表放入进程的PCB中。,兰州理工大学计算机与通信学院,5.5 设备分配,5.5.1 设备分配中的数据结构5.5.2 设备独立性5.5.3 设备分配技术,兰州理工大学计算机与通信学院, 设备分配方式 独占方式

31、 可以采用静态分配和动态分配两种方式。 共享方式 对于磁盘、磁鼓等可共享的设备，一般不必进行分配。但有些系统也采用静态分配方式把各柱面分配给不同的作业使用，这可提高存取速度，但使存储空间利用率降低，用户动态扩充困难。 虚拟方式 实现虚拟分配的技术是SPOOLing技术。,兰州理工大学计算机与通信学院,2设备分配算法设备分配算法就是按照某种原则把设备分配给进程。 先请求先服务 优先级高者优先服务,3设备分配中的安全性 从进程运行的安全性上考虑，设备分配有以下两种方式： 安全分配方式 不安全分配方式,兰州理工大学计算机与通信学院,4.设备分配程序 对于具有I/O通道的多通路系统，在进程提出I/O请

32、求后，系统按以下步骤进行设备分配： 分配设备：查找逻辑设备表LUTSDTDCT 分配控制器：DCTCOCT 分配通道：COCTCHCT，逐次查找CHCT中的标记，若找到一个空闲通道则将该通道分配给请求进程。否则将请求I/O 的进程阻塞在等待该通道的等待队列上。 只有在设备、控制器和通道三者都分配成功时，本次分配才算成功。然后就可以启动设备进行数据传送。,兰州理工大学计算机与通信学院,兰州理工大学计算机与通信学院,第5章 设备管理,5.1 概述 5.2 I/O控制 5.3 I/O软件层次 5.4 缓冲管理 5.5 设备分配 5.6 磁盘调度和管理,5.6 磁盘调度和管理,5.6.1 磁盘的物理性

33、能5.6.2 磁盘调度算法5.6.3 磁盘调度算法的比较5.6.4 磁盘的错误处理5.6.5 独立磁盘冗余阵列,兰州理工大学计算机与通信学院,1磁盘的类型 磁盘是一种直接存取存储设备，又叫随机存取存储设备。从不同的角度进行分类，可将磁盘分成硬盘和软盘；单片盘和多片盘；固定磁头和活动磁头等。磁盘读与写的速度相同，为了提高可靠性，可将若干磁盘组成阵列。,兰州理工大学计算机与通信学院,2. 磁盘的物理结构,兰州理工大学计算机与通信学院,3. 磁盘访问时间Ta 寻道时间Ts 旋转延迟时间T 传输时间信息Tt,兰州理工大学计算机与通信学院,4.影响存取访问速度的几个因素, 循环排序例：考虑磁道保存4个记

34、录的旋转型设备，假定收到四个I/O请求。 请求次序 记录号 （1） 读记录4 （2） 读记录3 （3） 读记录2 （4） 读记录1,兰州理工大学计算机与通信学院, 优化分布,例：信息在存储空间的排列方式会影响存取等待时间。考虑10个逻辑记录A，B，J被存于旋转型设备上，每道存放10个记录，安排如下： 物理块 逻辑纪录 1-10 A-J 处理10个记录的总时间(旋转速度20ms)： 214毫秒,兰州理工大学计算机与通信学院, 交替地址,每个记录重复记录在设备的多个区域，读相同的数据，有几个交替地址，也称为多重副本或折迭。 成功与否取决于下列因素：数据记录总是读出使用，不需修改写入；数据记录占用的

35、存储空间总量不太大；数据使用极为频繁。,兰州理工大学计算机与通信学院, 搜查定位 对于移动臂磁盘设备，除了旋转位置外，还有搜查定位的问题。输入输出请求需要三部分地址：柱面号、磁头号和记录号。因此除了应有使旋转圈数最少的调度策略外，还应该考虑使移臂时间最短的调度策略。,例：,兰州理工大学计算机与通信学院,5.6 磁盘调度和管理,5.6.1 磁盘的物理性能5.6.2 磁盘调度算法5.6.3 磁盘调度算法的比较5.6.4 磁盘的错误处理,兰州理工大学计算机与通信学院, 先来先服务调度（FCFS） 最短寻道时间优先调度（SSTF） 扫描算法（SCAN） 寻查算法（Look） 循环扫描算法（C-SCAN

36、） 循环寻查算法（C-Look）分步扫描算法（N-Step-SCAN）双队列扫描算法（FSCAN）,兰州理工大学计算机与通信学院,例：有如下的一个磁盘请求序列，其磁道号为：98，185，37，122，14，124，65，67 ，假定一开始读/写磁头位于53号磁道，且磁头向里移动，磁道号最大为199。分别采用下列调度算法时，存取臂移动的顺序，并计算出移臂总量。 FCFS调度算法； SSTF调度算法； SCAN调度算法； LOOK调度算法； C-SCAN调度算法； C-LOOK调度算法,兰州理工大学计算机与通信学院,5.6 磁盘调度和管理,5.6.1 磁盘的物理性能5.6.2 磁盘调度算法5.6.

37、3 磁盘调度算法的比较5.6.4 磁盘的错误处理,兰州理工大学计算机与通信学院,SSTF算法和Look算法，在单位时间内处理的输入输出请求较多即吞吐量较大，但是请求的等待时间较长，Look算法使等待时间更长一些。一般说来SCAN算法较好，但它不分具体情况而扫过所有柱面造成性能不够好。N-Step-SCAN算法使得各个输入输出请求等待时间之间的差距最小，而吞吐量适中。C-SCAN仅适应不断有大批量输入输出存取请求且磁道上存放记录数量较大的情况。,兰州理工大学计算机与通信学院,5.6 磁盘调度和管理,5.6.1 磁盘的物理性能5.6.2 磁盘调度算法5.6.3 磁盘调度算法的比较5.6.4 磁盘的

38、错误处理,兰州理工大学计算机与通信学院, 程序性错误当驱动程序命令控制器去查找一个不存在的柱面，读一个不存在的扇区，使用不存在的磁头，以及与一个不存在的存储器地址交换数据时，都产生程序性错误。大多数控制器对发给它的参数进行检查，并告知是否合法。理论上，这些错误不应发生；如果控制器指示这类错误发生了，那么驱动程序通常终止当前的磁盘请求，给出错误的原因。 瞬时检查和错误瞬时检查和错误是由于磁盘表面与磁头之间的灰尘引起的。 寻道错误寻道错误是由于磁臂的机械故障引起的。,兰州理工大学计算机与通信学院,作 业习题五（P223）1、2、3、4、5、6、12、14、15、16,兰州理工大学计算机与通信学院,谢谢!,兰州理工大学计算机与通信学院,