Chapter 12 I/O System-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Peter_Ouyang/article/details/53965344

I/O系统的组成
性能指标
- 数据传输速率
- 数据的传输单位
- 设备共享属性等
分类
- 按传输速率
- - 低速设备
  - 中速设备
  - 高速设备
- 按信息交换的单位
- - 块设备
  - - 信息的存取总是以数据块为单位
  - 字符设备
  - - 用于数据的输入和输出
- 按共享属性
- - 独占设备
  - 共享设备
  - 虚拟设备
缓冲技术
- 原因
- - 缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾
  - 减少对CPU的中断频率，放宽对中断相应时间的限制
  - 提高CPU和I/O设备之间的并行性
- OS提供以下几种缓冲形式
- - 单缓冲
  - 双缓冲
  - 循环缓冲
  - 缓冲池
  - - 属于专用缓冲
    - 组成
    - - 空缓冲区
      - 空缓冲队列
      - 输入缓冲区：装满输入数据
      - 输入队列
        收容输入缓冲区
        提取输入缓冲区
      - 输出缓冲区：装满输出数据
      - 输出队列
        收容输出缓冲区
        提取输出缓冲区
I/O软件
- 按分层的思想构造软件
- - 较低层的软件要使较高层的软件独立于硬件
  - 较高层的软件则要向用户提供一个友好、规范、清晰的界面
- 层次
- - 用户空间的I/O软件
  - 与设备无关的I/O软件：完成与设备无关的I/O操作
  - - 向上层提供同一接口
    - 分配和释放独占设备
    - - 设备分配时要考虑的因素
      - 设备的固有属性
        
        独占
        
        静态分配
        
        进程运行前，完成设备分配；运行结束时，收回设备
        缺点
        
        设备利用率低
        
        动态分配
        
        在进程运行过程中，当用户提出设备要求时，进行分配，一旦停止使用立即收回
        优点
        
        效率高
        
        缺点
        
        分配策略不好时，产生死锁
        
        共享
        把独占设备改造成虚拟设备
        
        设备分配算法
        
        FCFS
        优先级高者优先
        
        设备分配的安全性
        
        安全分配方式
        
        每当进程发出I/O请求后，便进入阻塞状态，直到其I/O操作完成时才被唤醒
        
        不安全的分配方式
        
        进程发出I/O请求后仍继续执行，需要时又可发出第二个I/O请求、第三个I/O请求。仅当进程所请求的设备已被另一进程占用时，进程才进入阻塞状态
        
        设备独立性
    - 实现设备独立性等
  - 设备驱动程序
  - 中断处理程序
SPOOLing：用于将一台独占设备改造成共享设备的技术
- SPOOLing系统是对脱机输入、输出工作的模拟，它必须有高速随机外存的支持，通常采用磁盘
- 组成
- - 输入井和输出井
  - 输入缓冲和输出缓冲
  - 输入进程和输出进程
- 特点
- - 提高了I/O速度
  - 将独占设备改造为共享设备
  - 实现了虚拟设备功能