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1、第八章 输入/输出管理1.1.输入输出管理输入输出管理2.2.数据传送控制方式数据传送控制方式3.3.缓冲技术缓冲技术4.4.设备分配设备分配5.5.磁盘设备管理磁盘设备管理系统系统设备管理的目标 提高系统资源利用率提高系统资源利用率 方便用户使用方便用户使用 在多道程序环境中，设备管理在多道程序环境中，设备管理重点重点重点重点放在：放在：q设备的有效使用设备的有效使用q让用户方便使用设备让用户方便使用设备q设备和设备和CPUCPU的并行工作的并行工作设备管理的任务和功能设备管理的任务和功能设备管理的任务和功能设备管理的任务和功能基本任务基本任务基本任务基本任务：按照用户的要求来控制设备操作，
2、：按照用户的要求来控制设备操作，对外部设备进行管理，是操作系统中最具多对外部设备进行管理，是操作系统中最具多样性、复杂性的部分。样性、复杂性的部分。主要任务：主要任务：主要任务：主要任务：按照按照用户的要求用户的要求控制控制I IO O设备工作，完成设备工作，完成用户所希望的用户所希望的I IO O操作操作按照一定的按照一定的算法算法把把I IO O设备分配给对该设设备分配给对该设备提出请求的进程备提出请求的进程充分有效地使用充分有效地使用I IO O设备设备 I/O管理功能1.1.1.1.状态跟踪状态跟踪状态跟踪状态跟踪 设设设设备备备备控控控控制制制制块块块块是是存存放放设设备备管管理理和
3、和控控制制信信息息的的数数据据结结构，动态的记录各种设备的状态。构，动态的记录各种设备的状态。2.2.2.2.制订设备分配策略制订设备分配策略制订设备分配策略制订设备分配策略 决决定定设设备备分分配配策策略略，以以确确定定谁谁、何何时时使使用用设设备备，使使用多长时间。用多长时间。3.3.3.3.设备分配与回收设备分配与回收设备分配与回收设备分配与回收 作业级作业级静态分配静态分配进程级进程级动态分配动态分配4.4.4.4.设备控制设备控制设备控制设备控制 实实施施设设备备驱驱动动和和中中断断处处理理的的工工作作。设设备备控控制制包包括括设设备的驱动、完成和故障中断处理。备的驱动、完成和故障中
4、断处理。设备分类按使用特性分类按使用特性分类：1.1.存储设备存储设备2.2.输入输出设备输入输出设备3.3.终端设备终端设备脱机设备脱机设备按从属关系分类：按从属关系分类：1.1.系统设备系统设备2.2.用户设备用户设备按信息组织方式分类按信息组织方式分类：1.1.块设备块设备2.2.字符设备字符设备按设备的从属关系分类按设备的从属关系分类 系统设备系统设备 操作系统时，就已经登记过的各操作系统时，就已经登记过的各种标准设备，如：键盘，显示器，打种标准设备，如：键盘，显示器，打印机印机 用户设备用户设备 系统设备之外的非标准设备，安系统设备之外的非标准设备，安装时，需要装驱动程序，如：绘图仪
5、，装时，需要装驱动程序，如：绘图仪，扫描仪扫描仪 按操作特性分类按操作特性分类 输入输入输入输入/ /输出设备输出设备输出设备输出设备：向主机输入信息和输出主机：向主机输入信息和输出主机信息的设备。如：键盘，显示器信息的设备。如：键盘，显示器 存储设备存储设备存储设备存储设备：计算机中用来存放各种信息的载：计算机中用来存放各种信息的载体，如：磁盘，磁带，磁鼓体，如：磁盘，磁带，磁鼓按设备共享属性分类 独享设备独享设备独享设备独享设备：该类设备一旦分配给某进程，直到该进程结束之后才能释放设备 共享设备共享设备共享设备共享设备：在一段时间内允许多个进程访问的设备，如：磁盘 虚拟设备虚拟设备虚拟设备
6、虚拟设备：通过虚拟技术，将独享设备变换为若干台逻辑设备，供若干个进程同时使用设备独立性1. 1. 1. 1. 设备独立性的概念设备独立性的概念设备独立性的概念设备独立性的概念（1 1 1 1）逻辑设备名）逻辑设备名）逻辑设备名）逻辑设备名逻逻逻逻辑辑辑辑设设设设备备备备名名名名是是是是用用用用户户户户自自自自己己己己定定定定义义义义的的的的设设设设备备备备名名名名（或或或或设设设设备号）。它是暂时的，可更改的。备号）。它是暂时的，可更改的。备号）。它是暂时的，可更改的。备号）。它是暂时的，可更改的。（2 2 2 2）物理设备名）物理设备名）物理设备名）物理设备名物物物物理理理理设设设设备备备备
7、名名名名是是是是系系系系统统统统提提提提供供供供的的的的设设设设备备备备的的的的标标标标准准准准名名名名称称称称，它是永久的、不可更改的它是永久的、不可更改的它是永久的、不可更改的它是永久的、不可更改的。（3 3 3 3）设备独立性）设备独立性）设备独立性）设备独立性 设设设设备备备备独独独独立立立立性性性性是是是是指指指指用用用用户户户户在在在在编编编编程程程程序序序序时时时时所所所所使使使使用用用用的的的的设设设设备备备备与与与与实实实实际际际际设设设设备备备备无无无无关关关关。也也也也就就就就是是是是在在在在用用用用户户户户程程程程序序序序中中中中可可可可使使使使用用用用逻辑设备名。逻辑
8、设备名。逻辑设备名。逻辑设备名。 3. 3. 设备独立性的优点设备独立性的优点方便用户编程方便用户编程方便用户编程方便用户编程提高系统资源的利用率提高系统资源的利用率提高系统资源的利用率提高系统资源的利用率 使用程序运行不受具体的机器环境的限制。使用程序运行不受具体的机器环境的限制。使用程序运行不受具体的机器环境的限制。使用程序运行不受具体的机器环境的限制。 提高系统的可扩展性和可适应性提高系统的可扩展性和可适应性提高系统的可扩展性和可适应性提高系统的可扩展性和可适应性外部外部设备在在中央中央处理机理机的控制下完成工作。的控制下完成工作。？中央？中央处理机做多少工作？理机做多少工作？外部？外部
9、设备做多少工作？做多少工作？n n决定决定 CPU I/O设备并行能力并行能力计算机系统的输入/输出，实质是进行数据的输入/输出，即数据的传输。数据传输：I/O设备内存 I/O设备CPU数据传送控制方式数据传送控制方式系统总线系统总线CPUCPU内存内存磁盘控制器磁盘控制器打印机控制器打印机控制器HDHD打印机打印机微机的微机的I/OI/O设备通过总线与设备通过总线与CPUCPU连接连接设备控制器设备控制器通过自己内通过自己内通过自己内通过自己内部的寄存器部的寄存器部的寄存器部的寄存器与与与与CPUCPU通信通信通信通信一 设备控制器 l lI/OI/O设备一般由机械部分与电子部分构成，把设备
10、一般由机械部分与电子部分构成，把这两部分分开处理，通过接插件、电缆相连。这两部分分开处理，通过接插件、电缆相连。qq机械部分机械部分即设备本身即设备本身qq电子部分电子部分即即设备控制器设备控制器（适配器、接口卡）（适配器、接口卡）l l 每种每种I/OI/O设备都要通过设备控制器与设备都要通过设备控制器与CPUCPU相相连连。l l 设备控制器是设备控制器是CPUCPU与与I/OI/O设备间的接口，处设备间的接口，处于于CPUCPU与外设之间。与外设之间。2 2 数据传送控制方式数据传送控制方式什么是数据传送控制方式：什么是数据传送控制方式： 数据传送控制方式是指如何控数据传送控制方式是指如
11、何控制制设备设备与与内存内存之间之间的数据传输的数据传输过程的方式过程的方式。1717设备控制器设备控制器n n在微型机和小型机中的控制器，常做成印在微型机和小型机中的控制器，常做成印刷电路卡形式，因而也成接口卡，可将它刷电路卡形式，因而也成接口卡，可将它插入计算机插入计算机( (插槽中插槽中) )。n n设备控制器是计算机中的一个实体，其主设备控制器是计算机中的一个实体，其主要职责是控制一个或多个要职责是控制一个或多个( (同类同类)I/O)I/O设备，设备，以实现以实现I/OI/O设备和计算机之间的设备和计算机之间的数据交换数据交换。它是它是CPUCPU和和I/OI/O设备之间的设备之间的
12、接口接口，它接收从，它接收从CPUCPU发来的命令，并去控制发来的命令，并去控制I/OI/O设备工作，设备工作，以使处理机从繁杂的设备控制事务中解脱以使处理机从繁杂的设备控制事务中解脱出来。出来。程序（程序（CPUCPU）直接控制方式（直接控制方式（“ “被被被被动动式式式式” ”）中断驱动方式（中断驱动方式（“ “主主主主动动式式式式” ”）DMADMA控制方式控制方式 （基于中断的主基于中断的主基于中断的主基于中断的主动动型）型）型）型）通道控制方式（通道控制方式（基于中断的主基于中断的主基于中断的主基于中断的主动动型型型型）数据传输控制方式的发展过程 程序直接控制方式：程序直接控制方式：
13、 早期采用早期采用早期采用早期采用“被动式被动式被动式被动式”，控制器设置一个，控制器设置一个，控制器设置一个，控制器设置一个完成标志完成标志完成标志完成标志，等待，等待，等待，等待CPUCPUCPUCPU来查询来查询来查询来查询由由由由CPUCPUCPUCPU直接控制内存和外围设备之间的信息传送。直接控制内存和外围设备之间的信息传送。直接控制内存和外围设备之间的信息传送。直接控制内存和外围设备之间的信息传送。I/OI/OI/OI/O操作操作操作操作由程序发起，并等待操作完成。数据的每次读写通过由程序发起，并等待操作完成。数据的每次读写通过由程序发起，并等待操作完成。数据的每次读写通过由程序发
14、起，并等待操作完成。数据的每次读写通过CPU CPU CPU CPU 控控控控制，包括发送读写命令、循环测试设备状态、传输数据。制，包括发送读写命令、循环测试设备状态、传输数据。制，包括发送读写命令、循环测试设备状态、传输数据。制，包括发送读写命令、循环测试设备状态、传输数据。接下页接下页（b）接收到接收到Start命令命令做接收或发送数据准备做接收或发送数据准备等待等待CPU来的下条命令来的下条命令标志触发器置标志触发器置“Done”执行下条命令执行下条命令开始数据传送开始数据传送等待等待发发Start命令命令准备完毕？准备完毕？设备标志触发设备标志触发器为器为“Done”外围设备外围设备（
15、a）否否是是CPU是是否否程序直接控制方式图示程序直接控制方式图示接下页接下页程序直接控制方式程序直接控制方式优优缺点缺点返回返回优点：控制简单。优点：控制简单。缺点：缺点：1 1）CPUCPU和外围设备只能串行工作。和外围设备只能串行工作。2 2）CPUCPU在一段时间内只能和一台外围设备交换数据在一段时间内只能和一台外围设备交换数据信息，从而不能实现设备之间的并行工信息，从而不能实现设备之间的并行工 作。作。 3 3）由于程序直接控制方式依靠）由于程序直接控制方式依靠测试设备标志触发测试设备标志触发器的状态位器的状态位来控制数据传送，因此无法发现和处理由于设来控制数据传送，因此无法发现和处
16、理由于设备或其他硬件产生的错误。备或其他硬件产生的错误。适合：专用控制系统；外设较少、适合：专用控制系统；外设较少、CPUCPU速度较慢的系统速度较慢的系统。 工作方式：工作方式：CPUCPU向向I/OI/O部件发出命令后，转去做其他有用部件发出命令后，转去做其他有用的工作。的工作。当当I/OI/O部件准备好一个数据（对输入）或输出完一个数据部件准备好一个数据（对输入）或输出完一个数据后（对输出）后，利用中断通知后（对输出）后，利用中断通知CPUCPU，再由再由CPUCPU完成设备与完成设备与内存的数据传输。内存的数据传输。特点：特点： CPUCPU不必反复测试寄存器状态，节约了时间。不必反复
17、测试寄存器状态，节约了时间。CPUCPU可可以与设备并行工作。但每以与设备并行工作。但每个字节的数据个字节的数据传输都必须经过传输都必须经过CPUCPU寄存器转发。寄存器转发。中断控制方式接下页接下页中断控制方式处理过程中断控制方式处理过程中断处理（处理数据传输）中断处理（处理数据传输）接收到接收到CPU到到Start指令指令准备数据并将其准备数据并将其置入缓冲寄存器置入缓冲寄存器标志触发器置标志触发器置“Done”调度程序调度其他程序调度程序调度其他程序向设备发向设备发Start命令，命令，将中断允许位置将中断允许位置1 1缓冲寄存缓冲寄存器满吗？器满吗？收到中断信号收到中断信号了吗？了吗？
18、设备设备否否是是CPU是是否否其他进程执行其他进程执行被中断进程执行被中断进程执行接下页接下页 优优点：点：点：点：CPUCPU利用率利用率利用率利用率较较程序直接控制器有大大的程序直接控制器有大大的程序直接控制器有大大的程序直接控制器有大大的提高，且能支持多道程序和提高，且能支持多道程序和提高，且能支持多道程序和提高，且能支持多道程序和设备设备的并行操的并行操的并行操的并行操作。作。作。作。 缺点：缺点：缺点：缺点：1 1 1 1）在一次数据（若干字）在一次数据（若干字）在一次数据（若干字）在一次数据（若干字节节）传传送送送送过过程中，程中，程中，程中，发发生中断次数生中断次数生中断次数生中
19、断次数较较多。多。多。多。 2 2 2 2）CPUCPU由于中断次数增多而无法响由于中断次数增多而无法响由于中断次数增多而无法响由于中断次数增多而无法响应应中中中中断和出断和出断和出断和出现现数据数据数据数据丢丢失。失。失。失。 适合：适合：适合：适合：低速的字符低速的字符低速的字符低速的字符设备设备中断控制方式优缺点返回返回以上介绍的程序控制方式和中断方式，主机与外设进行的数据传送都是以CPU为中心组织的。I/OI/O设备设备设备设备CPUCPU内存内存内存内存内存内存内存内存CPUCPUI/OI/O设备设备设备设备DMA方式:直接存取方式直接存取方式n n其基本思路是在外部设备和内存其基本
20、思路是在外部设备和内存之间开辟之间开辟直接的数据交换通路直接的数据交换通路n n直接存取方式直接存取方式: :不需要不需要CPU的加入。的加入。形成了形成了以内存为中心以内存为中心组织的数据组织的数据传送传送内存内存内存内存CPUCPUI/OI/O设备设备设备设备直接存储访问方式(DMA, Direct Memory Access)工作方式工作方式：由程序设置由程序设置DMA控制器中控制器中的若干寄存器值（如内存始址，传送的若干寄存器值（如内存始址，传送字节数），然后发起字节数），然后发起I/O操作；在操作；在DMA控制之下完成内存与外设的成批数据控制之下完成内存与外设的成批数据交换，在操作完
21、成时由交换，在操作完成时由DMA控制器向控制器向CPU发出中断。发出中断。接下页接下页DMA方式的传送结构29292、DMA控制器的组成n n为了实现在主机与控制器之间为了实现在主机与控制器之间成块数据成块数据成块数据成块数据的直接交换的直接交换n n 1) 1) 命令命令命令命令/ /状态寄存器状态寄存器状态寄存器状态寄存器CRCR。用于接收从。用于接收从。用于接收从。用于接收从CPUCPU发来的发来的发来的发来的I/OI/O命令或命令或命令或命令或有关控制信息，或设备的状态。有关控制信息，或设备的状态。有关控制信息，或设备的状态。有关控制信息，或设备的状态。 2) 2) 内存地址寄存器内存
22、地址寄存器内存地址寄存器内存地址寄存器MARMAR。在输入时，它存放把数据从设备传。在输入时，它存放把数据从设备传。在输入时，它存放把数据从设备传。在输入时，它存放把数据从设备传送到内存的起始目标地址；在输出时，它存放由内存到设备的送到内存的起始目标地址；在输出时，它存放由内存到设备的送到内存的起始目标地址；在输出时，它存放由内存到设备的送到内存的起始目标地址；在输出时，它存放由内存到设备的内存源地址。内存源地址。内存源地址。内存源地址。 3) 3) 数据寄存器数据寄存器数据寄存器数据寄存器DRDR。用于暂存从设备到内存，或从内存到设备。用于暂存从设备到内存，或从内存到设备。用于暂存从设备到内
23、存，或从内存到设备。用于暂存从设备到内存，或从内存到设备的数据。的数据。的数据。的数据。 4) 4) 数据计数器数据计数器数据计数器数据计数器DCDC。存放本次。存放本次。存放本次。存放本次CPUCPU要读或写的字要读或写的字要读或写的字要读或写的字( (节节节节) )数。数。数。数。n n在DMA方式中，I/O控制除了控制状态寄存器和数据缓冲寄存器之外，DMA控制器中还包括传送字节计数器、内存地址寄存器等。n nDMA方式窃取或挪用CPU的一个工作周期把数据缓冲寄存器中的数据直接送到内存地址寄存器所指向的内存区域。DMADMADMADMA传输数据步骤：传输数据步骤：传输数据步骤：传输数据步骤
24、：1.1.1.1.一进程请求设备一进程请求设备一进程请求设备一进程请求设备I/OI/OI/OI/O，CPUCPUCPUCPU做如下事：做如下事：做如下事：做如下事： 内存起始地址内存起始地址内存起始地址内存起始地址DMADMADMADMA控制器的地址寄存器控制器的地址寄存器控制器的地址寄存器控制器的地址寄存器 传输字节数传输字节数传输字节数传输字节数 DMADMADMADMA控制器的字节计数器控制器的字节计数器控制器的字节计数器控制器的字节计数器 启动启动启动启动DMADMADMADMA控制器控制器控制器控制器2.2.2.2.该进程阻塞，等待该进程阻塞，等待该进程阻塞，等待该进程阻塞，等待I/
25、OI/OI/OI/O完成完成完成完成与内存进行数据传输，成批数据传送由字节计数器计算控与内存进行数据传输，成批数据传送由字节计数器计算控与内存进行数据传输，成批数据传送由字节计数器计算控与内存进行数据传输，成批数据传送由字节计数器计算控制制制制4.4.4.4.传输完，向传输完，向传输完，向传输完，向CPUCPUCPUCPU发中断完成信号发中断完成信号发中断完成信号发中断完成信号接受接受接受接受DMADMADMADMA中断请求，转中断处理程序中断请求，转中断处理程序中断请求，转中断处理程序中断请求，转中断处理程序6.6.6.6.数据传送完成，唤醒被阻塞进程数据传送完成，唤醒被阻塞进程数据传送完成
26、，唤醒被阻塞进程数据传送完成，唤醒被阻塞进程直接存储访问方式优缺点优点优点：CPUCPU只需干预只需干预I/OI/O操作的开始和结束，操作的开始和结束，而而一批数据一批数据传输由传输由DMADMA控制，无需控制，无需CPUCPU控制，控制，提高了提高了CPUCPU与设备的并行工作程度，排除了中与设备的并行工作程度，排除了中断方式中的数据丢失现象。适于高速设备。断方式中的数据丢失现象。适于高速设备。如：磁盘如：磁盘返回返回n n缺点：缺点：n nDMA方式对外围设备的管理和某方式对外围设备的管理和某些操作仍由些操作仍由CPU控制。系统中多控制。系统中多个个DMA同时使用，可能造成内存同时使用，可
27、能造成内存地址冲突。管理和控制复杂化。地址冲突。管理和控制复杂化。n nDMA方式方式一次只能传送一批地址一次只能传送一批地址连续连续的数据块，如果需传送多个的数据块，如果需传送多个地址不连续的数据块，则需启动地址不连续的数据块，则需启动DMA多次。多次。通道控制方式通道控制方式n n与DMA方式不同的是：n n在DMA方式中，数据的传送方向、存放数据的内存始址以及传送的数据块长度等都由CPU控制，而在通道方式中，这些都由专管输入输出的硬件通道来进行控制。n nDMA方式时每台设备至少一个DMA控制器相比，通道控制方式可以做到一个通道控制多台设备与内存进行数据交换，从而，通道方式进一步减轻了C
28、PU的工作负担和增加了计算机系统的并行工作程度。 由于通道是一个专管输入输出操作控制的硬件，有必要更进一步完整地描述一下通道的定义：通道是一个独立于CPU的专管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。它有自己的通道指令，这些通道指令受CPU启动，并在操作结束时向CPU发中断信号。数据传送控制方式数据传送控制方式CPUCPU通道通道通道通道设备控制设备控制设备控制设备控制器器器器设备控制设备控制设备控制设备控制器器器器设备设备设备设备设备设备设备设备设备设备设备设备设备设备设备设备通道方式工作步骤：通道方式工作步骤：1.一进程提出一进程提出I/O请求，请求，CPU把数据传输任把数
29、据传输任务交给通道（指明操作方向、设备号、通务交给通道（指明操作方向、设备号、通道号）道号）2.该进程阻塞，该进程阻塞，CPU随即被调度给其它进程随即被调度给其它进程3.通道按通道按CPU发来的启动命令，调用通道程发来的启动命令，调用通道程序执行（这时通道与序执行（这时通道与CPU并行工作），外并行工作），外设在通道程序的规定下，与内存交换数据设在通道程序的规定下，与内存交换数据4.数据传输完毕，通道向数据传输完毕，通道向CPU发中断请求发中断请求5.CPU响应中断，转中断处理程序，对响应中断，转中断处理程序，对I/O作善后处理，唤醒被阻塞的进程成就绪态。作善后处理，唤醒被阻塞的进程成就绪态。
30、通道控制方式优点优点：优点：启动一次通道执行一个通道程序可以传启动一次通道执行一个通道程序可以传送几批地址不连续的数据块。数据传输过程中送几批地址不连续的数据块。数据传输过程中对对CPU的干扰比的干扰比DMA更少，更少，CPU利用率更高，利用率更高，对通道的控制更简单。对通道的控制更简单。通道通过执行通道程序控制输入输出，比通道通过执行通道程序控制输入输出，比较灵活较灵活。返回返回程序（程序（CPUCPU）直接控制方式（直接控制方式（“ “被被被被动动式式式式” ”）中断驱动方式（中断驱动方式（“ “主主主主动动式式式式” ”）DMADMA控制方式控制方式 （基于中断的主基于中断的主基于中断的
31、主基于中断的主动动型）型）型）型）通道控制方式（通道控制方式（基于中断的主基于中断的主基于中断的主基于中断的主动动型型型型）数据传输控制方式的发展过程I/OI/O设备设备设备设备CPUCPU内存内存内存内存内存内存内存内存CPUCPUI/OI/O设备设备设备设备在IO系统中增加一级通道处理机一级通道处理机一级通道处理机一级通道处理机，用以代替CPU与各设备控制器通信，对它们进行控制。具有通道装置的计算机系统，整个输入输出系统呈现如图所示的四级连接、三级控制方式。 一个通道可以以分时方式同时执行几个通道指令程序。按照信息交换方式不同，一个系统中可设立三种类型的通道，即字节多路通道、数组多路通道和
32、选择通道。图图9.7 9.7 通道方式的数据传送结构通道方式的数据传送结构1.1.字字节节多多路路通通道道以以字字节节为为单单位位传传送送数数据据，它它主主要要用用来来连连接接大大量量的的低低速速设设备备，如如终终端、打印机等端、打印机等2. 数数组组多多路路通通道道以以块块为为单单位位传传送送数数据据，它它具具有有传传送送速速率率高高和和能能分分时时操操作作不不同同的的设设备备等等优优点点。数数组组多多路路通通道道主主要要用用来来连连接接中速块设备，如磁带机等。中速块设备，如磁带机等。 数组多路通道和字节多路通道都可以分时执行不同的通道指令程序。但是，选择通道一次只能执行一个通道指令程序。所
33、以，选择通道一次只能控制一台设备进行 I/O操作。不过，选择通道具有传送速度高的特点，因而它被用来连接高速外部设备，并以块为单位成批传送数据。受选择通道控制的外设有磁盘机等。缓冲的概念缓冲的概念1. 1. 1. 1. 为什么要使用缓冲为什么要使用缓冲为什么要使用缓冲为什么要使用缓冲（1 1）两种设备之间传输信息时速度不匹配两种设备之间传输信息时速度不匹配两种设备之间传输信息时速度不匹配两种设备之间传输信息时速度不匹配 （2 2）负载不均匀负载不均匀负载不均匀负载不均匀 系系系系统统统统有有有有时时时时会会会会产产产产生生生生大大大大量量量量的的的的数数数数据据据据需需需需要要要要I/OI/O，
34、有有有有时时时时又又又又会会会会很很很很长时间没有长时间没有长时间没有长时间没有I/OI/O，造成，造成，造成，造成I/OI/O负荷的不均匀。负荷的不均匀。负荷的不均匀。负荷的不均匀。慢速设备快速设备慢速设备快速设备中速设备缓冲2. 什么是缓冲缓缓冲冲是是用用来来在在两两种种不不同同速速度度的的设设备备之之间间传传输输信信息息时时平平滑滑传输过程的常用手段。传输过程的常用手段。缓缓冲冲技技术术是是用用来来匹匹配配CPUCPU与与设设备备之之间间速速度度差差异异和和负负荷荷的的不均匀不均匀。3. 3. 缓冲的实现缓冲的实现（1 1）缓冲器）缓冲器用来暂时存放数据的一种硬件存储装置，容量较小。用来
35、暂时存放数据的一种硬件存储装置，容量较小。（2 2）软件缓冲区）软件缓冲区 I/OI/O操操作作期期间间，用用来来临临时时存存放放I/OI/O数数据据的的一一块块主主存存区域。区域。缓冲的种类单缓冲单缓冲( (single buffer)：设一个缓冲区，设一个缓冲区，CPU和外设轮流使用，和外设轮流使用，一方处理完之后接着等待对方处理。一方处理完之后接着等待对方处理。双缓冲双缓冲( (double buffer)：设两个缓冲区，设两个缓冲区，CPU和外设都可以连和外设都可以连续处理而无需等待对方。要求续处理而无需等待对方。要求CPU和外设的速度相近。和外设的速度相近。多缓冲多缓冲( (mult
36、iply buffer)：多个缓冲区，多个缓冲区，CPU和外设的处理速和外设的处理速度可以相差较大。如用于输入或输出的环形缓冲区。（一般是度可以相差较大。如用于输入或输出的环形缓冲区。（一般是专用）专用）缓冲池缓冲池( (bufferpool)：由多个缓冲区构成，既可用于输入也由多个缓冲区构成，既可用于输入也可用于输出，多个进程共享，可用于多种设备。（通用，利用可用于输出，多个进程共享，可用于多种设备。（通用，利用率高）率高）I/O设备设备输入输入用户进程用户进程操作系统操作系统I/O设备设备输入输入用户进程用户进程操作系统操作系统输入输入I/O设备设备用户进程用户进程操作系统操作系统(a)(
37、b)(c)( (a)单缓冲单缓冲;(;(b)双缓冲双缓冲;(;(c)循环缓冲循环缓冲操作系统操作系统缓冲区缓冲区A缓冲区缓冲区B用户进程用户进程用户区用户区I/O设备设备输入传送双缓冲工作流程示意图双缓冲工作流程示意图设备分配用数据结构以下数据以下数据以下数据以下数据结结构用来构用来构用来构用来记录设备记录设备或部件的或部件的或部件的或部件的标识标识状状状状态态等信息：等信息：等信息：等信息：系统设备表系统设备表SDT：每个系统设备占一表目每个系统设备占一表目设备控制表设备控制表DCT：每个设备一张每个设备一张控制器控制表控制器控制表COCT：每个控制器一张每个控制器一张通道控制表通道控制表C
38、HCT：每个通道一张每个通道一张设备分配数据结构及其关系图表目表目i表目表目1DCT指针指针获得设备的进程获得设备的进程设备标识设备标识设备类型设备类型控制器等待队列尾控制器等待队列尾控制器等待队列首控制器等待队列首COCT指针指针设备忙闲标记设备忙闲标记设备标识设备标识设备类型设备类型控制忙闲标记控制忙闲标记控制器等待队列尾控制器等待队列尾控制器等待队列首控制器等待队列首CHCT指针指针控制器标识控制器标识通道忙闲标记通道忙闲标记通道等待队列尾通道等待队列尾通道等待队列首通道等待队列首通道标识通道标识SDFDCT设备控制表设备控制表控制器控制表控制器控制表COCTCHCT通道控制表通道控制表
39、等待进程队列等待进程队列设备分配算法设备分配流程图设备分配流程图分配过程：如下所示分配过程：如下所示进程申请进程申请I/O分配设备分配设备分配分配控制器控制器分配通道分配通道进程加入设进程加入设备等待队列备等待队列进程加入通进程加入通道等待队列道等待队列进程加入控制进程加入控制字等待队列字等待队列成功成功成功成功成功成功成功成功不不成成功功不不成成功功不不成成功功启动启动I/O设备分配原则与设备分配有关的设备属性与设备分配有关的设备属性：独享设备：打印机等；独享设备：打印机等；共享设备：磁盘、网卡等；虚拟设备。共享设备：磁盘、网卡等；虚拟设备。设备分配方式：设备分配方式：静态分配静态分配：在进
40、程分创建时分配，在进程退出时释放；：在进程分创建时分配，在进程退出时释放；优缺点：不会出现死锁；优缺点：不会出现死锁；设备利用率不高；设备利用率不高；动态分配动态分配：在进程执行过程中根据需要分配，使用结束后释放；：在进程执行过程中根据需要分配，使用结束后释放；优缺点优缺点：需要考虑死锁问题需要考虑死锁问题有利于提高设备利用率有利于提高设备利用率设备分配的原则：设备分配的原则：合理使用外设合理使用外设( (公平和避免死锁公平和避免死锁) )，提高设备利用率。，提高设备利用率。设备分配策略设备分配策略设备分配策略：针对特定的设备采用特定的分配策略。：针对特定的设备采用特定的分配策略。1)1)先来
41、先服务先来先服务( (FCFS)：按按I/O请求的先后顺序，排成请求的先后顺序，排成I/O请求请求命令队列；按命令队列；按FCFS分配设备；分配设备；2)2)基于优先级基于优先级：依据进程的优先级，指定：依据进程的优先级，指定I/O请求的优先级，请求的优先级，排成不同优先级队列；按优先级高低分配设备；排成不同优先级队列；按优先级高低分配设备；设备驱动程序设备驱动程序设备驱动程序 驱动物理设备和驱动物理设备和DMADMA控制器或控制器或I/OI/O控制控制器等直接进行器等直接进行I/OI/O操作的子程序操作的子程序的集合。负责设置相应设备有关寄存器的集合。负责设置相应设备有关寄存器的值，启动设备
42、进行的值，启动设备进行I/OI/O操作，指操作，指定操作的类型和数据流向等。定操作的类型和数据流向等。补充假脱机技术n n引入：在多道批引入：在多道批引入：在多道批引入：在多道批处处理系理系理系理系统统中，中，中，中，专门专门利用一道或几道程序来完成利用一道或几道程序来完成利用一道或几道程序来完成利用一道或几道程序来完成对设备对设备的的的的I/OI/O操作。无需使用外操作。无需使用外操作。无需使用外操作。无需使用外围围I/OI/O处处理机。理机。理机。理机。利用假脱机技术利用假脱机技术( (SPOOLing, Simultaneous Peripheral Operation On Line,
43、 也称为虚拟设备技术也称为虚拟设备技术) )可可把独享设备转变成具有共享特征的虚拟设备把独享设备转变成具有共享特征的虚拟设备，从而提高设备利用率。从而提高设备利用率。 虚拟分配1. 1. 1. 1. 什么是虚拟技术什么是虚拟技术什么是虚拟技术什么是虚拟技术所谓虚拟技术，是在一类物理设备（如外存）上模拟另一类物理设备所谓虚拟技术，是在一类物理设备（如外存）上模拟另一类物理设备（如打印机）的技术，是将独占设备转化为共享设备的技术。（如打印机）的技术，是将独占设备转化为共享设备的技术。2. 2. 2. 2. 什么是虚拟设备什么是虚拟设备什么是虚拟设备什么是虚拟设备通常把用来通常把用来代替独占设备的那
44、部分外存空间代替独占设备的那部分外存空间代替独占设备的那部分外存空间代替独占设备的那部分外存空间（包括有关的控制表格）（包括有关的控制表格）称为虚拟设备。称为虚拟设备。3. 3. 3. 3. 虚拟分配虚拟分配虚拟分配虚拟分配当进程需要与独占型设备交换信息时，系统将分配磁盘空间，并建立当进程需要与独占型设备交换信息时，系统将分配磁盘空间，并建立相应的数据结构，这种分配方法称为设备的虚拟分配。相应的数据结构，这种分配方法称为设备的虚拟分配。链接6161例：共享打印机n n共享打印机技术已被广泛地用于多用户系共享打印机技术已被广泛地用于多用户系统和局域网络中。当用户进程请求打印输统和局域网络中。当用
45、户进程请求打印输出时，出时，SPOOLingSPOOLing系统同意为它打印输出，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但并不真正立即把打印机分配给该用户进程，而只为它做两件事：程，而只为它做两件事：由输出进程在由输出进程在由输出进程在由输出进程在输出井输出井输出井输出井中为之申请一个空闲磁中为之申请一个空闲磁中为之申请一个空闲磁中为之申请一个空闲磁盘块区，并将要打印的数据送入其中；盘块区，并将要打印的数据送入其中；盘块区，并将要打印的数据送入其中；盘块区，并将要打印的数据送入其中；输出进程再为用户进程申请一张空白的用户输出进程再为用户进程申请一张空白的用户输出进程再为用户
46、进程申请一张空白的用户输出进程再为用户进程申请一张空白的用户请求打印表，并将用户的打印要求填入其中，请求打印表，并将用户的打印要求填入其中，请求打印表，并将用户的打印要求填入其中，请求打印表，并将用户的打印要求填入其中，再将该表挂到请求打印队列上。再将该表挂到请求打印队列上。再将该表挂到请求打印队列上。再将该表挂到请求打印队列上。6262SPOOLing系统的特点n n1) 1) 提高了提高了I/OI/O的速度的速度n n2) 2) 将独占设备改造为共享设备将独占设备改造为共享设备n n3) 3) 实现了虚拟设备功能实现了虚拟设备功能磁盘设备管理CPU和内存的和内存的访问速度访问速度比磁盘要快
47、若干个比磁盘要快若干个数量级，磁盘系统的性能数量级，磁盘系统的性能对整个系统的性对整个系统的性能有重要影响能有重要影响。磁盘设备管理的目标磁盘设备管理的目标:就是提高磁盘系统的性能就是提高磁盘系统的性能 ? 从哪些方面可以提高磁盘系统的性能提高磁盘系统的性能磁盘的调度算法磁盘的调度算法数据的合理组织数据的合理组织 一一 磁盘的调度算法磁盘的调度算法 减少减少设备机械运动所带来的设备机械运动所带来的时间浪费时间浪费 当多个访盘请求在等待时，当多个访盘请求在等待时，采用一定的采用一定的策略策略，对这些请求的服务顺序调整安排，对这些请求的服务顺序调整安排，降低平均磁盘服务时间，达到高效公平。降低平均
48、磁盘服务时间，达到高效公平。1 1 认识磁盘认识磁盘直接（随机）存取设备直接（随机）存取设备存取磁盘上任一物理块的时间不依赖存取磁盘上任一物理块的时间不依赖物理块所处的位置物理块所处的位置67 磁盘是将若干个涂有铁磁的圆形金磁盘是将若干个涂有铁磁的圆形金属或塑料片组合在一起构成的盘组，属或塑料片组合在一起构成的盘组，每个圆盘有上下两个盘面每个盘面每个圆盘有上下两个盘面每个盘面有一个读写磁头，读写磁盘时，磁有一个读写磁头，读写磁盘时，磁头通过存取臂在盘面上移动，而盘头通过存取臂在盘面上移动，而盘体绕中心轴高速旋转体绕中心轴高速旋转. .68盘组旋转一周，磁头在盘面上的移盘组旋转一周，磁头在盘面上
49、的移盘组旋转一周，磁头在盘面上的移盘组旋转一周，磁头在盘面上的移动轨迹称为磁道（一个圆），各个动轨迹称为磁道（一个圆），各个动轨迹称为磁道（一个圆），各个动轨迹称为磁道（一个圆），各个盘面上半径相同的磁道合起来构成盘面上半径相同的磁道合起来构成盘面上半径相同的磁道合起来构成盘面上半径相同的磁道合起来构成一个柱面一个柱面一个柱面一个柱面一个磁道又被分成许多扇区，一般一个磁道又被分成许多扇区，一般一个磁道又被分成许多扇区，一般一个磁道又被分成许多扇区，一般每条磁道上扇区数目在每条磁道上扇区数目在每条磁道上扇区数目在每条磁道上扇区数目在8 8 8 8至至至至32323232之间，之间，之间，之间，每
50、个扇区的字节数相同（一般为每个扇区的字节数相同（一般为每个扇区的字节数相同（一般为每个扇区的字节数相同（一般为512512512512）磁道磁道扇区扇区格式格式化化格式化1 1、划分磁道和扇区。、划分磁道和扇区。2 2、建立目录区和文件分配表。（、建立目录区和文件分配表。（0 0磁道磁道0 0柱面，柱面，1 1扇区）扇区）3 3、检查整个磁盘上有无带缺陷的、检查整个磁盘上有无带缺陷的磁道，并对其加注标记，避免被磁道，并对其加注标记，避免被使用使用 柱面柱面扇区扇区磁臂磁臂磁头磁头盘面中处于盘面中处于同一磁道号同一磁道号上的所有磁上的所有磁道组成一个道组成一个柱面柱面物理地址形式：物理地址形式：
51、 磁头号（盘面号）磁头号（盘面号） 磁道号（柱面号）磁道号（柱面号） 扇区号扇区号 磁盘系统由磁盘系统由磁盘本身磁盘本身和和驱动控制设备驱动控制设备组组成，实际存取读写的动作过程是由成，实际存取读写的动作过程是由磁盘磁盘驱动控制设备驱动控制设备按照主机要求完成的。按照主机要求完成的。 一次访盘请求：一次访盘请求： 读读/ /写，磁盘地址（设备号，柱面写，磁盘地址（设备号，柱面 号，号，磁头号，扇区号），内存地址（源磁头号，扇区号），内存地址（源/ /目）目）2 磁盘I/O访问时间的组成n n柱面柱面定位时间定位时间：磁头移动到指定柱面的机：磁头移动到指定柱面的机 械运动时间；械运动时间；n n
52、旋转旋转延迟时间延迟时间：磁盘旋转到指定扇区的机：磁盘旋转到指定扇区的机械运动时间；它与磁盘转速相关。械运动时间；它与磁盘转速相关。n n数据数据传送时间传送时间：从指定扇区读写数据的时：从指定扇区读写数据的时间。间。返回返回设备占用等待时间I/O通道占用等待时间柱面定位时间旋转延迟时间数据传送时间磁盘设备忙一次访盘时间一次访盘时间 = = 定位时间定位时间+ +延迟时间延迟时间+ +存取时存取时间间磁盘调度考虑的问题：磁盘调度考虑的问题：减少柱面定位时间减少柱面定位时间减少旋转延迟时间减少旋转延迟时间 Os:Os:减少设备机械运动所带来的时间浪费减少设备机械运动所带来的时间浪费 3 3 磁盘
53、的驱动调度磁盘的驱动调度 定位时间定位时间和延迟时间延迟时间尽可能小驱动调度有“移移臂臂调调度度”和“旋旋转转调调度度”两部分组成。柱面定位时间在访问时间中占主要部分。A A 移臂调度移臂调度 来自不同进程的磁盘I/O请求构成一个随机分布的请求队列。磁盘 I/O调度的主要目标减少寻找柱面的时间，使得平均柱面定位时间缩短 常用的移臂调度算法有：常用的移臂调度算法有： 先来先服务算法先来先服务算法先来先服务算法先来先服务算法 最短寻找时间优先算法最短寻找时间优先算法最短寻找时间优先算法最短寻找时间优先算法 电梯调度算法电梯调度算法电梯调度算法电梯调度算法 78（1 1）先进先出（）先进先出（FCF
54、SFCFS）先来先服务：按访问请求到达的先后次序服先来先服务：按访问请求到达的先后次序服务。务。n n假设磁头初始位置是假设磁头初始位置是100100，磁盘访问请求，磁盘访问请求柱面序列：柱面序列：5555、5858、3939、1818、9090、160160、150150、3838、184184磁头移动总距离（道数）：磁头移动总距离（道数）：磁头移动总距离（道数）：磁头移动总距离（道数）： 45+3+19+21+72+70+10+112+146=49845+3+19+21+72+70+10+112+146=49845+3+19+21+72+70+10+112+146=49845+3+19+2
55、1+72+70+10+112+146=498平均寻道长度：平均寻道长度：平均寻道长度：平均寻道长度：由于由于柱面定位时间柱面定位时间在访问时间中占主要部分，在访问时间中占主要部分，合理组成磁盘数据的合理组成磁盘数据的存储位置存储位置可提高磁盘可提高磁盘I/O性能。性能。例子：读一个例子：读一个128128KB大小的文件：大小的文件：(1)(1)文件由文件由8 8个连续磁道个连续磁道( (每个磁道每个磁道3232个扇区个扇区) )上的上的256256个扇区构成：个扇区构成：2020ms+(8.3ms+16.7ms)*8=220ms;其中，柱面定位时间为其中，柱面定位时间为2020ms，ms，一个
56、磁道上一个磁道上3232个个ms；(2)文件由文件由256256个随机分布的扇区个随机分布的扇区构成：构成：(20(20ms+8.3ms+0.5ms)*256=7373ms;ms；随机分布时的访问时间为连续分布时的。随机分布时的访问时间为连续分布时的。磁盘数据的存储位置对磁盘I/O性能的影响先来先服务先来先服务优点：简单，公平；优点：简单，公平；缺点：效率不高，相邻两次请求可能会缺点：效率不高，相邻两次请求可能会造成最内到最外的柱面寻道，使磁头造成最内到最外的柱面寻道，使磁头反复移动，增加了服务时间，对机械反复移动，增加了服务时间，对机械也不利也不利 （2） 最短最短查找找时间优先算法先算法(
57、SSTF, Shortest Service Time First)考考虑磁磁盘I/O请求求队列中各列中各请求的柱面位求的柱面位置，置，选择从当前磁从当前磁头位置出位置出发，移，移动臂臂移移动距离最短距离最短的磁的磁盘I/O请求。求。请求柱面序列：55、58、39、18、90、160、150、38、184调度顺序：调度顺序：9090、5858、5555、3939、3838、1818、150150、160160、184184n n最短最短最短最短查查找找找找时间优时间优先先先先( ( ( (SSTF, Shortest Service Time First)SSTF, Shortest Serv
58、ice Time First)算法算法算法算法：考考考考虑虑磁磁磁磁盘盘I/OI/O请请求求求求队队列中各列中各列中各列中各请请求的柱面位置，求的柱面位置，求的柱面位置，求的柱面位置，选择选择从当前磁从当前磁从当前磁从当前磁头头位置位置位置位置出出出出发发，移，移，移，移动动臂臂臂臂移移移移动动距离最短距离最短距离最短距离最短的磁的磁的磁的磁盘盘I/OI/O请请求。求。求。求。 该该算法的目算法的目算法的目算法的目标标是使每次磁是使每次磁是使每次磁是使每次磁头头移移移移动时间动时间最少。它不一定是最短平最少。它不一定是最短平最少。它不一定是最短平最少。它不一定是最短平均柱面定位均柱面定位均柱面
59、定位均柱面定位时间时间，但比，但比，但比，但比FIFOFIFO算法有更好的性能。算法有更好的性能。算法有更好的性能。算法有更好的性能。 可能会有可能会有可能会有可能会有进进程程程程处处于于于于饥饿饥饿状状状状态态。n n扫扫描描描描( ( ( (SCAN)SCAN)算法算法算法算法：选择选择在磁在磁在磁在磁头头前前前前进进方向上从当前位置方向上从当前位置方向上从当前位置方向上从当前位置移移移移动动距离最短的磁距离最短的磁距离最短的磁距离最短的磁盘盘I/OI/O请请求求求求执执行，没有前行，没有前行，没有前行，没有前进进方向上的方向上的方向上的方向上的请请求求求求时时才改才改才改才改变变方向。（
60、也叫方向。（也叫方向。（也叫方向。（也叫电电梯梯梯梯调调度算法）度算法）度算法）度算法） 该该算法是算法是算法是算法是对对SSTFSSTF算法的改算法的改算法的改算法的改进进，磁，磁，磁，磁盘盘I/OI/O较较好，且没有好，且没有好，且没有好，且没有进进程会程会程会程会饿饿死。死。死。死。 磁头移动总距离（道数）：磁头移动总距离（道数）：磁头移动总距离（道数）：磁头移动总距离（道数）： 10+32+3+16+1+20+132+10+24=248 10+32+3+16+1+20+132+10+24=248 10+32+3+16+1+20+132+10+24=248 10+32+3+16+1+20
61、+132+10+24=248 平均寻道长度：平均寻道长度：平均寻道长度：平均寻道长度：优点：优点：优点：优点：改善了磁盘平均服务时间改善了磁盘平均服务时间改善了磁盘平均服务时间改善了磁盘平均服务时间缺点：可能造成某些访问请求长期等待得不到服务，缺点：可能造成某些访问请求长期等待得不到服务，缺点：可能造成某些访问请求长期等待得不到服务，缺点：可能造成某些访问请求长期等待得不到服务，可能会有进程处于可能会有进程处于可能会有进程处于可能会有进程处于饥饿状态饥饿状态饥饿状态饥饿状态调度顺序：调度顺序：9090、5858、5555、3939、3838、1818、150150、160160、184184（
62、3）扫描算法（扫描算法（SCANSCAN） （电梯算法）（电梯算法） 既考虑了距离，同时又考虑了方向既考虑了距离，同时又考虑了方向 具体做法：当设备无访问请求时，磁头具体做法：当设备无访问请求时，磁头不动；当有访问请求时，磁头不动；当有访问请求时，磁头按一个方向按一个方向移动，在移动过程中对遇到的访问请求进移动，在移动过程中对遇到的访问请求进行服务，然后判断该方向上是否还有访问行服务，然后判断该方向上是否还有访问请求，如果有则继续扫描；否则请求，如果有则继续扫描；否则改变移动改变移动方向方向，并为经过的访问请求服务，如此反，并为经过的访问请求服务，如此反复复请求柱面序列：请求柱面序列：5555
63、、5858、3939、1818、9090、160160、150150、3838、184184 顺序：顺序：150150、160160、184184、9090、5858、5555、3939、3838、1818 （假设原方向是磁道递增方向）（假设原方向是磁道递增方向） 磁头移动总距离（道数）：磁头移动总距离（道数）：磁头移动总距离（道数）：磁头移动总距离（道数）： 50+10+24+94+32+3+16+1+20=250 50+10+24+94+32+3+16+1+20=250 50+10+24+94+32+3+16+1+20=250 50+10+24+94+32+3+16+1+20=250平均寻
64、道长度：平均寻道长度：平均寻道长度：平均寻道长度：优点：电梯调度算法是一种简单、实用且高效优点：电梯调度算法是一种简单、实用且高效优点：电梯调度算法是一种简单、实用且高效优点：电梯调度算法是一种简单、实用且高效 的调度算法。的调度算法。的调度算法。的调度算法。 缺点：在实现时除了要记住读写磁头的缺点：在实现时除了要记住读写磁头的当前位置外，还必须记住移动臂的移动当前位置外，还必须记住移动臂的移动方向。方向。顺序：顺序：150150、160160、184184、9090、5858、5555、3939、3838、1818调度算法比较：调度算法比较： 1.FCFS 磁头移动总距离磁头移动总距离:49
65、8:498 平均寻道长度：平均寻道长度：平均寻道长度：平均寻道长度：2. SSTF2. SSTF磁头移动总距离磁头移动总距离:248:248 平均寻道长度：平均寻道长度：3. SCAN3. SCAN磁头移动总距离磁头移动总距离:250:250 平均寻道长度：平均寻道长度：调度算法的选择 实际系统普遍采用最短寻道时间算法。因为它简单有效，性价比好。 扫描算法更适用于磁盘负担重的系统 磁盘负担轻的系统也可以须用先来先服务算法B B 旋转调度算法旋转调度算法 旋转调度：根据延迟时间来决定执行次序的旋转调度：根据延迟时间来决定执行次序的调度调度 分析：分析：若干等待访问者请求访问同一磁道上的不同若干等
66、待访问者请求访问同一磁道上的不同扇区扇区若干等待访问者请求访问不同磁道上的不同若干等待访问者请求访问不同磁道上的不同编号的扇区编号的扇区若干等待访问者请求访问不同磁道上具有相若干等待访问者请求访问不同磁道上具有相同的扇区同的扇区 例如，有例如，有4 4个访问个访问5 5号柱面的请求访问者，它们的访问要求如下表所示。号柱面的请求访问者，它们的访问要求如下表所示。请求顺序请求顺序 柱面号柱面号 磁头号磁头号 扇区号扇区号 5 4 1 5 1 5 5 4 5 5 2 8 对它们进行旋转调度后，它们的执行次序可能是对它们进行旋转调度后，它们的执行次序可能是 ， 二 数据的合理组织 记录在磁道上的排列方
67、式也会影记录在磁道上的排列方式也会影响输入输出操作的时间响输入输出操作的时间 信息的优化分布信息的优化分布 例：处理程序要求例：处理程序要求顺序处理顺序处理8 8个记录；磁盘个记录；磁盘旋转一周为旋转一周为2020毫秒毫秒/ /周；花周；花5 5毫秒对记录进毫秒对记录进行处理。行处理。（）（）12873456为了顺序处理第为了顺序处理第2 2条记录，必须等待磁条记录，必须等待磁盘把第盘把第2 2条记录旋转到读写磁头位置下条记录旋转到读写磁头位置下面，即要有面，即要有1515毫秒的延迟时间。毫秒的延迟时间。于是，处理这于是，处理这8 8条记录所要花费的时间条记录所要花费的时间为为 ： 8*(28*(25 5十十5)5)十十7*15=165(ms)7*15=165(ms)。 优化分布优化分布1463725812873456处理这处理这8 8个记录所要花费的时间为：个记录所要花费的时间为： 8*(2.5+5)=60(ms)8*(2.5+5)=60(ms)优点：减少延迟时间，从而缩短了输入输出操作的时间。优点：减少延迟时间，从而缩短了输入输出操作的时间。磁盘设备管理的目标磁盘设备管理的目标: 提高磁盘系统的性能提高磁盘系统的性能磁盘的调度算法：磁盘的调度算法：FCFS SSTF SCAN数据的合理组织：优化分布数据的合理组织：优化分布
