操作系统 - 设备管理

IO控制方式

• DMA（直接存储器存取）
  内存核设备之间有一条数据通路成块地传送数据，无须CPU干预，实际数据传输操作由DMA直接完成
  周期窃取：DMA和CPU同时访问总线时，CPU总是让给DMA
• 通道

IO软件原理

image.png

IO中断处理程序

• IO结束时，唤醒等待传输的进程
• 通知相关软件启动下一个IO请求

IO设备驱动程序

• 设备寄存器置初值
• 启动IO操作
• 检查状态

独立于设备的软件

命名，保护，阻塞，缓冲，分配，跟踪

用户进程

IO系统调用，IO格式化，SPOOLing

驱动调度技术

驱动调度能减少若干IO请求服务所需消耗的时间，从而提高系统效率

存储设备的物理结构

image.png

三个参数：柱面号，磁头号，扇区号

调度算法

• 先来先服务算法
• 最短搜查时间优先算法
  先执行最近的
• 扫描算法
  沿一个方向移动，遇到请求处理，直到最后一个柱面，方向反转
• 分布扫描算法
  将IO请求分为长度为N的子队列，FIFO处理子队列，子队列间用扫面算法
• 电梯调度算法
  如果当前移动方向没有但反向有请求时，方向反转

提高磁盘IO速度的方法

• 提前读
• 延迟写
  先不写入磁盘，留在缓冲区

虚拟设备

SPOOLing技术用是一类物理设备模拟另一类物理设备的技术，是使独占型设备变成共享型设备的一种技术
提高设备利用率，缩短作业运行时间，作业执行时不需要跟低速设备联系，而是与高速磁盘交互

image.png

预输入程序

预输入程序的任务是控制信息从输入设备输入至控制井

井管理程序

作业执行过程中要求启动某台设备进行IO操作时，作业控制程序截获这个请求并调用井管理程序控制从相应输入井读取信息，或将信息送至输出井

缓输出程序

当处理器空闲时，操作系统调用缓输出程序执行缓输出

SPOOLing应用

打印机SPOOLing守护进程
网络通信SPOOLing守护进程