计组原理--IO系统

磁盘阵列RAID

RAID0:无冗余和无校验的磁盘阵列
磁盘交叉并行进行读写，扩大存储容量，提高速度，但没有容错
RAID1:镜像磁盘阵列
两个磁盘互为备份，容量减半
RAID2:采用海明码来纠错的磁盘阵列
RAID3:位交叉奇偶校验的磁盘阵列
RAID4:块交叉奇偶校验的磁盘阵列
RAID5:无独立校验的奇偶校验磁盘阵列

IO控制方式

一、程序查询方式

发出询问信号，读取设备状态,CPU不断查询IO设备状态直到就绪，有“踏步”等待现象。

二、程序中断方式

CPU暂时终止现行程序，转去对异常情况进行处理，处理完毕后，CPU返回到现行程序的断点处，继续执行原程序

多重中断过程

1.关中断
2.保存断点
3.引出中断服务程序
-------------------------上面由硬件完成，下面由中断程序完成-----------------------------
4.保存现场和屏蔽字
5.开中断
6.执行中断服务程序
7.关中断
8.恢复现场和屏蔽字
9.开中断
10.中断返回

三、DMA方式

由DMA控制器控制数据传送过程。在外设与内存之间开辟一条“直接数据通路”，DMA控制器从CPU完全接管对总线的控制，信息不再经过CPU，降低CPU在数据传送时的开销

四、通道

独立于 CPU 的专门负责输入输出控制的处理机，它控制设备与内存直接进行数据交换。这些指令由 CPU 启动，并在操作结束时向 CPU 发出中断信号。

DMA与通道的区别

在DMA方式下，数据的传送方向、存放数据的内存地址、数据块长度由CPU控制，且每台设备至少需要一个DMA控制器。
一个通道可以控制多台设备，且通道本身就是一种处理器。

IO软件的层次结构

用户操控硬件：用户-->用户层io软件-->设备独立性软件-->设备驱动程序------------------------>硬件设备
硬件输入信息给用户：硬件设备-->中断处理程序-->设备驱动程序-->设备独立性软件-->用户层io软件-->用户
核心子系统：设备独立性软件，设备驱动程序，中断处理程序

缓存区

分为单缓冲、双缓冲和循环缓冲。
缓冲区解决：
1.缓和CPU与IO设备间速度不匹配的矛盾
2.减少对CPU的中断频率
3.解决基本数据单元大小不匹配的问题
4.提高CPU与IO设备的并行性

设备分配与回收

1.独占设备--打印机
2.共享设备--磁盘IO，通过分时来交替进行
3.虚拟设备

SPOOLing技术（假脱机技术）----虚拟设备

将独占设备改造为共享设备的技术
共享打印机的过程：当用户进程请求打印输出时，SPOOLing系统同意为它打印输出，但并不真正立即把打印机分配给该用户进程，而是在输出井中为之申请一个空闲区，将打印数据放入其中，然后把这个打印请求挂到请求打印队列中。