操作系统原理之I/O设备管理（第六章下半部分）
五、I/O軟件原理
輸入輸出軟件的總體目標是將軟件組織成一種層次結構
- 低層軟件用來屏蔽硬件的具體細節
- 高層軟件則主要是為用戶提供一個簡潔、規范的界面
設備管理的4個層次：
- 用戶層軟件 -》向系統發出I/O請求，顯示I/O操作的結果，提供?戶與設備的接?
- 與設備無關的軟件層-》完成設備命名、設備分配、設備獨?性和緩沖管理等功能
- 設備驅動程序-》與硬件關系最密切，包括設備服務程序和中斷處理程序
- 中斷處理程序（底層）-》
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設備管理軟件的功能：
（1）實現I/O設備的獨?性
（2）錯誤處理
（3）異步傳輸
（4）緩沖管理
（5）設備的分配和釋放
（6）實現I/O控制?式
中斷處理程序
中斷處理程序的作?：I/O中斷處理程序的作?是將發出I/O請求?被阻塞的進程喚醒
設備驅動程序：
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?與硬件?關的I/O軟件：
與設備?關的I/O軟件的功能如下：
（1）設備命名
（2）設備保護
（3）提供獨?于設備的塊??
（4）為塊設備和字符設備提供必要的緩沖技術
（5）塊設備的存儲分配
（6）分配和釋放獨?設備
（7）錯誤處理
六、 磁盤管理
- 磁盤存儲器容量?，存取速度快，?且可以實現隨機存取，是存放?量程序和數據的理想設備；
- 磁盤管理的重要?標是提?磁盤空間利?率和磁盤訪問速度
磁盤結構：
?個物理記錄存儲在?個扇區上，磁盤存儲的物理記錄數?是由扇區數、磁道數及 磁盤?數決定的。
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?磁盤類型：
- 固定頭磁盤 在每條磁道上都有讀/寫磁頭? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
- 活動頭磁盤 (移動頭)：每?個盤?僅配有?個磁頭
?磁盤訪問時間：
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?磁盤調度
磁盤調度的一個重要目標是使磁盤的平均尋道時間最少
?磁盤調度算法
- 先來先服務 (First Come First Served, FCFS)
- 最簡單的磁盤調度算法 根據進程請求訪問磁盤的先后順序進?調度
- 優點：公平、簡單，且每個進程的請求都能依次得到處理，不會出現某? 進程的請求?期得不到滿?的情況
- 缺點：平均尋道時間較?
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- 最短尋道時間優先 (Shortest Seek Time First, SSTF)
- 該算法選擇的進程：其要求訪問的磁道與當前磁頭所在的磁道距離最近， 以使每次的尋道時間最短。
- 優點：每次的尋道時間最短，較之FCFS有更好的尋道性能
- 缺點：可能導致某個進程發?“饑餓”現象
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- 掃描算法 (SCAN)
不僅考慮到要訪問的磁道與當前磁道的距離，更優先考慮磁頭當前的移動?向。
優點：有較好的尋道性能，防?“饑餓”現象
缺點：有時候進程請求被??推遲
- 循環掃描算法 (CSCAN)
在掃描算法的基礎上，規定磁頭是單向移動的。將最?磁道號緊接著最?磁道號構成循環，進?循環掃描。
- NStepSCAN和FSCAN調度算法
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這兩種算法可以避免磁臂粘著
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計算題
假設磁盤有1000個磁道，若磁盤請求是一些隨機請求，它們按照到達的次序分別處于 811、 348、153、968、407、580、233、679、801、121磁道。當前磁頭在656號 磁道上，并且讀寫磁頭正在向磁道號增加的方向移動。
要求： 1.給出用FCFS算法進行磁盤調度時滿足請求的次序，并計算出它們的平均尋道長度。
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?2.給出用SSTF算法進行磁盤調度時滿足請求的次序，并計算出它們的平均尋道長度。
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假設磁盤有1000個磁道，若磁盤請求是一些隨機請求，它們按照到達的次序分別處于150、 160、 184、90、58、55、39、38、18磁道。當前磁頭100號磁道上，并且讀寫磁頭正在向磁道號增 加的方向移動。
要求： 1.給出用SCAN算法進行磁盤調度時滿足請求的次序，并計算出它們的平均尋道長度。
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?2.給出用CSCAN算法進行磁盤調度時滿足請求的次序，并計算出它們的平均尋道長度。
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提?磁盤I/O速度的?法
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?為了提高磁盤I/O速度，用來暫存從磁盤中讀出的一系列盤塊中的信息的方 法是磁盤高速緩存
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的操作系统原理之I/O设备管理（第六章下半部分）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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