io设备管理笔记2

1)         [endif]系统调用与库函数

不允许运行在用户态的应用进程，去直接调用运行在核心态（系统态）的OS过程。

应用进程在运行时，又必须取得OS所提供的服务。

OS在用户层中引入了系统调用，应用程序可以通过它，间接调用OS中的I/O过程，对I/O设备进行操作。

2)        [endif]SPOOLing技术

多道程序技术，专门利用程序模拟脱机I/O的外围机，完成设备I/O操作.

主要有三大部分

1. 输入井和输出井：磁盘上开辟两大存储空间。输入井模拟脱机输入的磁盘设备，输出井模拟脱机输出时的磁盘。

2. 输入缓冲区和输出缓冲区：为缓解速度矛盾，内存中开辟两大缓冲空间，输入缓冲区暂存输入设备送来的数据，再送给输入井；输出缓冲区暂存输出井送来的数据，再送输出设备。

3. [endif]输入进程和输出进程。

用一进程模拟脱机输入时外围设备控制器的功能，把低速输入设备上的数据传送到高速磁盘上；

用另一进程模拟脱机输出时外围设备控制器的功能，把数据从磁盘上传送到低速输出设备上。

1. 特点：提高了I/O的速度。利用输入输出井模拟成脱机输入输出，缓和了CPU和I/O设备速度不匹配的矛盾。

2. 将独占设备改造为共享设备。并没有为进程分配设备，而是为进程分配一存储区和建立一张I/O请求表。

最终，实现了虚拟设备功能。多个进程可“同时”使用一台独占设备。

3）设备管理

缓冲管理

I/O控制方式减少CPU对I/O的干预提高利用率；

缓冲则通过缓和CPU和I/O设备速度不匹配矛盾，增加CPU和I/O设备的并行性，提高利用率。

4）磁盘调度方法

对所有请求访问磁盘的进程进行合理调度，使对磁盘的平均访问时间最小。

目标：使平均寻道时间最少。

算法：FCFS   

最短寻道时间优先SSTF

扫描算法SCAN（磁盘电梯调度算法）

循环扫描算法CSCAN

N-Step-SCAN算法

FSCAN算法

① [endif]FCFS

磁盘I/O执行顺序按磁盘请求的先后顺序。

② [endif]短寻道时间优先SSTF

ShortestSeekTimeFirst

a)       [endif]使每次磁头移动时间最少。

b)      [endif]不一定是最短平均柱面定位时间，但比FIFO算法有更好的性能。

c)       [endif]对中间的磁道有利，但可能会有进程处于饥饿状态（I/O请求总不被执行）。

③ [endif]扫描算法SCAN（磁盘电梯调度算法）

a)       [endif]规定磁头移动方向：自里向外，再自外向里移动。

b)      [endif]后续的I/O磁道请求，哪个在规定方向上距离最近，就先执行哪个。

c)       [endif]如当前为100，后续要求55，86，95，180，165，105

   i.  先由内向外：选最近的105执行，再判断剩余的，选165，180。

再由外向内：95，86，55

不公平

④  [endif]N-Step-SCAN

改进：

将磁盘请求队列分成长为N 的子队列

按FCFS选择子队列。队列内又按SCAN算法。

3 3 5

2 |3 3 3 2| 3 3 2 3| 3 4 4 5| 2 3 ….2 3

处理子队列过程中产生的新I/O再依次排队列。

N=1时，就是FCFS，N很大时就是SCAN。