【复习笔记】操作系统之磁盘管理与IO设备

一、磁盘、磁道、扇区

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二、磁盘的物理地址

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三、磁盘调度算法

1. 读写磁盘所需时间

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2. 先来先服务算法(FCFS)

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3. 最短寻找时间优先(Shortest Search Time First)

主要思想: 选择眼前最近的,结果未必最优,同贪心算法

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4. 电梯算法(SCAN)

主要思想: 像电梯一样,只有到达磁盘边界才回头

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5. LOOK算法

主要思想: 在SCAN算法基础上改进,不是到达磁盘边界才回头,到达请求访问的磁盘边界就回头(外部仍有磁盘,但无需访问)

6. C-SCAN算法

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5. C-LOOK算法

主要思想: 在C-SCAN算法基础上改进。
唯一区别: 不是到达磁盘边界才回头,到达请求访问的磁盘边界就回头(外部仍有磁盘,但无需访问)。

四、磁盘地址结构的设计

思考:

磁盘的物理地址是 (柱面号,盘面号,扇区号),而不是 (盘面号,柱面号,扇区号)

读完低位地址(扇区号)数据后,需要根据高位地址调整,接着读取数据。

此时若采用 (盘面号,柱面号,扇区号) 的地址,那么需要改变柱面号,即需要物理的移动磁头,花费时间较多。
反之,如果采用 (柱面号,盘面号,扇区号) 编址,我们需要改变盘面号,激活另一个磁头即可,消耗时间较少。

五、IO设备

1. 按使用特性分类

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2. 按传输速率分类

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3. 按信息交换的单位分类

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六、IO控制器

1. IO控制器的功能

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2. IO控制器的组成

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3. 两种寄存器的编址方式

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七、IO控制方式

1. 程序直接控制方式

流程:
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主要特点:
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2. 中断驱动方式

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由于中断方式每次只传送一个字,传送一个字就中断一次,而 频繁处理中断降低系统效率 ,因此提出DMA方式每次传送一个块。

3. DMA方式(Direct Memory Access)

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主要特点:

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4. 通道控制方式

执行流程:

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主要特点:
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四种传送方式的对比

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八、假脱机技术

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脱机技术可缓解 慢速纸带机快速CPU 之间的速度差异

SPOOLing系统的组成:

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SPOOLing技术将独占设备改造成共享设备

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原理比较简单,就是先将打印数据存放在输出井,然后将请求挂到队列上,挨个处理即可。

九、设备的分配与回收

1. 静态分配和动态分配
  • 静态分配: 进程运行前就为其分配所有需要的资源,运行结束后全部归还
  • 动态分配: 进程运行过程中动态申请设备资源
2. 设备、控制器、通道之间的关系

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3. 设备分配管理中的数据结构

设备控制表(DCT)

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控制器控制表(COCT)

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通道控制表(CHCT)

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系统设备表(SDT)

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4. 设备分配的流程

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十、缓冲区管理

1. 缓冲区的作用

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2. 单缓冲

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3. 双缓冲

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结论: 采用双缓冲策略,处理一个数据块平均耗时 m a x ( T , C + M ) max(T, C+M) max(T,C+M)

4. 循环缓冲区

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5. 缓冲池

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  1. 空缓冲队列队头的数据块------>hin------->输入队列队尾
  2. 输入队列队头的数据块------->sin------->空缓冲队列队尾
  3. 空缓冲队列队头的数据块----->hout----->输出队列队尾
  4. 输出队列队头的数据块----->sout------>空缓冲队列队尾

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