操作系统设备管理专业培训

第5章设备管理5.1概述

5.2I/O控制5.3I/O软件层次5.4缓冲管理5.5设备分配5.6磁盘调度和管理本章主要内容第1页控制计算机全部输入/输出设备是操作系统主要功效之一。在计算机系统中，除了CPU和内存之外，其它大部分硬件设备称为外部设备。包含惯用输入输出设备、外存设备以及终端设备等。这些设备种类繁多、特征各异、操作时区分也很大，从而使得操作系统设备管理变得十分复杂，所以，设备管理是操作系统中最庞杂和琐碎部分。计算机科学系第2页第5章设备管理

5.1概述

5.2I/O控制5.3I/O软件层次5.4缓冲管理5.5设备分配5.6磁盘调度和管理第3页5.1概述

5.1.1设备分类5.1.2设备控制器5.1.3设备通道计算机科学系第4页设备种类和数量越来越多，结构也越来越复杂，为了管理上方便，通常按不一样观点，从不一样角度对设备进行分类。1、按照信息交换单位分类：字符设备(characterdevice)、块设备(blockdevice)2、按照输入输出特征分类：输入输出设备、存放设备、通信设备

3、按照所属关系分类：系统设备、用户设备计算机科学系第5页4、按照资源分配方式分类：独占设备、共享设备、虚拟设备5、按照传输速率分类：高速设备、中速设备、低速设备计算机科学系第6页2.设备与控制器之间接口设备通常不直接与cpu相连，而是与设备控制器相连，三种信号线。

设备与控制器间接口计算机科学系第7页5.1概述

5.1.1设备分类5.1.2设备控制器5.1.3设备通道计算机科学系第8页普通而言，设备由两大部分组成：物理设备和电子部件，为了到达设计模块性和通用性，普通将其分开。

物理设备泛指输入输出设备中为执行所要求操作必须有物理装置，包含机械运动、光学变换、物理效应以及机电、光电或光机结合各种有形设备。电子部件称为设备控制器（DeviceController）或适配器（Adapter），是和计算机系统直接联络电子部件，在个人计算机中，它经常是一块能够插入主板扩充槽印刷电路板。计算机科学系第9页1、设备控制器组成计算机科学系第10页2、设备控制器功效

⑴接收和识别CPU或通道发来命令⑵实现数据交换⑶发觉和统计设备及本身状态信息⑷设备地址识别⑸数据缓冲⑹差错控制计算机科学系第11页3、设备、控制器和软件之间关系计算机科学系第12页5.1概述

5.1.1设备分类5.1.2设备控制器5.1.3设备通道计算机科学系第13页

通道技术引入：引入通道技术后，输入输出操作过程：中央处理机在执行主程序时碰到输入输出请求，则它开启指定通道上外围设备，一旦开启成功，通道开始控制外围设备进行操作。这时CPU就可执行其它任务并与通道并行工作，直到输入输出操作完成。当主机委托I/O任务完成后，通道发出中止信号，请求CPU处理，CPU停顿当前工作，转向处理输入输出操作结束事件。计算机科学系第14页1、通道类型按照信息交换方式和连接设备种类不一样，通道可分为三种类型：⑴字节多路通道（ByteMultiplexerChannel）⑵数组选择通道（BlockedSelectorChannel）⑶数组多路通道（BlockMultiplexerChannel）计算机科学系第15页计算机科学系第16页计算机科学系第17页数组多路通道将数组选择通道传输速度高和字节多路通道能使各子通道分时并行操作优点相结合，形成一个新通道。它含有多个非分配型子通道，使得多个通道程序在同一个通道系统中并行运行，每当执行完一条通道命令，它就转向另一通道程序。因为它在任一时刻只能为一台设备作数据传送服务，这类似于选择通道；但它不等整个通道程序执行结束就能执行另一设备通道程序命令，这类似于字节多路通道。数组多路通道实质是：对通道程序采取多道程序设计技术硬件实现。该通道既含有很高数据传输速率，又能取得令人满意通道利用率，因而广泛地应用于连接高速和中速设备。计算机科学系第18页2、通道与设备连接

含有通道装置计算机，主机、通道、控制器和设备之间采取四级连接，实施三级控制。计算机科学系第19页计算机科学系第20页3.总线系统

总线型I/O系统结构

计算机科学系第21页1.ISA和EISA总线

1)ISA(IndustryStandardArchitecture)总线这是为了1984年推出80286型微机而设计总线结构。其总线带宽为8位，最高传输速率为2Mb/s。之后很快又推出了16位(EISA)总线，其最高传输速率为8Mb/s，后又升至16Mb/s，能连接12台设备。2)EISA(ExtendedISA)总线

计算机科学系第22页2.局部总线(LocalBus)VESA(VideoElectronicStandardAssociation)总线2)PCI(PeripheralComponentInterface)总线计算机科学系第23页第5章设备管理

5.1概述

5.2I/O控制

5.3I/O软件层次5.4缓冲管理5.5设备分配5.6磁盘调度和管理第24页输入输出控制在计算机处理中含有主要地位，为了有效地实现物理I/O操作，必须经过软、硬件技术，对CPU和I/O设备职能进行合理分工，以调整系统性能和硬件成本之间矛盾。伴随计算机技术发展，I/O控制方式逐步由简到繁，由低级到高级，其主要发展方向是CPU与外围系统并行工作。按照I/O控制器功效强弱，以及和CPU之间联络方式不一样，可把I/O设备控制方式分为四类，它们主要差异在于CPU和外围设备并行工作方式、并行工作程度不一样。计算机科学系第25页5.2I/O控制5.2.1程序直接控制I/O方式5.2.2中止驱动方式5.2.3DMA方式5.2.4通道方式计算机科学系第26页

程序直接控制I/O方式（programmedI/O）又称程序查询方式，在尚无中止早期计算机系统中，输入输出完全由CPU控制。在这种方式下，输入输出指令或问询指令测试一台设备“忙/闲”标志位，决定主存储器和外围设备是否交换一个字节或一个字。每传送一个字节或一个字，CPU都要循环地执行状态检验。计算机科学系第27页计算机科学系第28页5.2I/O控制5.2.1程序直接控制I/O方式5.2.2中止驱动方式5.2.3DMA方式5.2.4通道方式计算机科学系第29页中止技术引入，是为了消除程序直接控制方式中设备驱动程序不停地轮询控制器状态存放器开销，深入提升系统并行工作程度。中止技术结合在硬件中实现后，外围设备有了反应其状态能力，仅当I/O操作正常或异常结束后，由设备控制器“自动地”通知设备驱动程序，这时才中止CPU，实现了一定程度并行操作，这就叫中止驱动方式（interrupt-drivenI/O）。计算机科学系第30页计算机科学系第31页5.2I/O控制5.2.1程序直接控制I/O方式5.2.2中止驱动方式5.2.3DMA方式5.2.4通道方式计算机科学系第32页⒈DMA控制方式引入：即使程序中止方式消除了程序查询方式“忙式”测试，提升了CPU利用率，不过CPU在响应中止请求后，必须停顿现行程序转入中止处理程序并参加数据传输操作。比如，要从键盘输入1KB数据，就需要中止1024次CPU。假如I/O设备能直接与主存交换数据而不占用CPU，那么CPU利用率还可提升，这就出现了直接存放器存取(DirectMemoryAccess，DMA)方式。DMA方式适合用于含有DMA控制器计算机系统。计算机科学系第33页DMA控制器最少需要以下逻辑部件：⑴内存地址存放器⑵字（节）计数器⑶数据缓冲存放器或数据缓冲区⑷设备地址存放器⑸中止机制和控制逻辑计算机科学系第34页⒉DMA控制方式工作原理

地址计数控制CPU控制器磁盘控制器主存驱动器缓冲区图5-10DMA方式总线（1）CPU对DMA控制器进行编程（2）DMA请求传送到内存（3）数据传送（4）应答(5)完成后发中止信号计算机科学系第35页DMA方式特点：

⑴数据在内存和设备之间直接传送，传送过程中不需要CPU干预。⑵仅在一个数据块传送结束后，DMA控制器才向CPU发送中止请求。⑶数据传送控制工作完全由DMA控制器完成，速度快，适合用于高速设备数据成组传送。⑷在数据传送过程中，CPU与外设并行工作，提升了系统效率。计算机科学系第36页⒊DMA控制方式工作模式

许多总线都支持DMA控制器工作以下两种模式：⑴字模式也称周期窃取(cyclestealing)：字模式每次请求传送一个字，在DMA控制器开启数据传送时，它要占用总线。⑵块模式也称突发模式（burstmode）。在该模式下，DMA控制器占用总线时，命令设备发送一连串数据给予传送，然后释放总线。计算机科学系第37页5.2I/O控制5.2.1程序直接控制I/O方式5.2.2中止驱动方式5.2.3DMA方式5.2.4通道方式计算机科学系第38页⒈通道方式引入

通道方式是DMA方式发展，它深入将CPU对I/O操作及相关管理和控制干预降低到以多个数据块为单位干预，通道出现是当代计算机系统功能不停完善、性能不停提升结果。比如，当CPU要完成一组相关数据块读（写）操作时，只需要向通道发出一条I/O指令，给出所要执行通道处理程序地址和要访问I/O设备，通道接到该指令后，经过执行通道处理程序便可完成CPU指定I/O任务。计算机科学系第39页2．通道指令

通道处理程序是由一系列通道指令组成。通道指令在进程要求数据时自动生成。通道指令格式普通有操作码、计数器、内存地址和结束位组成：操作码：要求了指令所要执行操作，如读、写、控制等。计数器：表示本条指令要读（写）数据字节数。内存地址：标识数据要送入内存地址或从内存何处取出数据。通道程序结束位P：表示通道程序是否结束，P=1表示本条指令是通道程序最终一条指令。统计结束位R：R=0表示本条通道指令与下一条通道指令所处理数据属于一个统计，R=1表示该指令处理数据是最终一条统计计算机科学系第40页操作PR计数内存地址WRITE0080813WRITE001401034WRITE01605830WRITE01300WRITE002501850WRITE11250720计算机科学系第41页3．通道方式处理过程

⑴当进程要求设备输入数据时，CPU发出开启指令，并指明要进行I/O操作、使用设备设备号和对应通道。⑵通道接收到CPU发来开启指令后，把存放在内存通道处理程序取出，开始执行通道指令。⑶执行一条通道指令，设置对应设备控制器中控制状态存放器。

计算机科学系第42页⑷设备依据通道指令要求，把数据送往内存指定区域，假如本指令不是通道处理程序最终一条指令，取下一条通道指令，并转⑶继续执行；不然执行⑸。⑸通道处理程序执行结束，通道向CPU发中止信号请求CPU做中止处理。⑹CPU接到中止处理信号后进行善后处理，然后返回被中止进程继续执行。计算机科学系第43页第5章设备管理5.1概述

5.2I/O控制

5.3I/O软件层次

5.4缓冲管理5.5设备分配5.6磁盘调度和管理第44页5.3I/O软件层次5.3.1I/O软件目标5.3.2I/O中止处理程序5.3.3I/O设备驱动程序5.3.4与设备无关I/O软件5.3.5用户空间I/O软件计算机科学系第45页I/O软件总体设计目标是：高效率和通用性。通常，I/O软件设计时主要考虑以下问题：设备无关性(DeviceIrrespective)、统一命名(UniformNaming)、犯错处理(ErrorHandling)、同时(Synchronous)、缓冲(Buffering)、独占型外围设备和共享型外围设备。为了合理、高效地处理以上问题，操作系统通常把I/O软件组织成以下四个层次：⑴I/O中止处理程序（底层）⑵I/O设备驱动程序⑶与设备无关操作系统I/O软件⑷用户层I/O软件计算机科学系第46页5.3I/O软件层次5.3.1I/O软件目标5.3.2I/O中止处理程序5.3.3I/O设备驱动程序5.3.4与设备无关I/O软件5.3.5用户空间I/O软件计算机科学系第47页中止处理程序是紧挨硬件最内层软件，是与硬件设备亲密相关软件。所以中止是应该尽可能加以屏蔽概念，放在操作系统底层进行处理，方便其余部分尽可能少地与之发生联络。每个进程在开启一个I/O操作后将阻塞，然后等候I/O操作完成。当I/O操作完成并产生一个中止时，由操作系统接管CPU后转中止处理程序执行，中止处理程序执行对应处理，并解除对应进程阻塞状态。计算机科学系第48页中止处理程序处理过程:

1.唤醒被阻塞驱动程序进程2.保护被中止CPU环境3.转入对应设备处理程序4.中止处理5.恢复中止进程现场计算机科学系第49页中止现场保护示意图计算机科学系第50页中止处理流程计算机科学系第51页5.3I/O软件层次5.3.1I/O软件目标5.3.2I/O中止处理程序5.3.3I/O设备驱动程序5.3.4与设备无关I/O软件5.3.5用户空间I/O软件计算机科学系第52页不一样设备控制器中存放器个数以及能够识别命令性质有着本质不一样，所以每个连接到计算机上I/O设备都需要一些特定代码来对其控制，这么代码称为设备驱动程序（DeviceDriver），它普通由设备制造商编写并连同设备一起交付。因为每一个操作系统都需要自己设备驱动程序，所以设备制造商通常要为不一样操作系统提供驱动程序。设备驱动程序中包含了全部与设备相关代码，是直接与硬件打交道模块。计算机科学系第53页⒈设备驱动程序功效

设备驱动程序是控制设备动作关键模块，用来控制设备上数据传输。普通来说应该有以下功效：⑴接收来自上层与设备无关软件中抽象请求，并且监督这些请求执行；⑵取出请求队列中队首请求，将对应设备分配给它；⑶向设备控制器发送命令，开启该设备工作，完成指定I/O操作；⑷处理来自设备中止。对于设置有通道计算机系统，驱动程序还应该能够依据用户I/O请求，自动结构通道程序。计算机科学系第54页⒉设备驱动程序在系统中逻辑定位用户程序关键I/O子系统打印机驱动程序扫描仪驱动程序CD-ROM驱动程序打印机控制器扫描仪控制器CD-ROM控制器用户进程设备驱动程序接口

用户空间内核空间设备硬件操作系统内核计算机科学系第55页⒊设备驱动程序特点

⑴驱动程序主要作用是实现请求I/O进程与设备控制器之间通信。⑵驱动程序与设备特征亲密相关。⑶驱动程序能够动态地安装或卸载。⑷驱动程序与I/O控制方式相关。⑸驱动程序与硬件亲密相关。⑹不允许驱动程序使用系统调用

计算机科学系第56页⒋设备驱动程序框架

⑴设备驱动程序与外界接口对设备驱动程序与外界接口需要进行严格定义，主要表达在以下三个方面：设备驱动程序与操作系统内核接口;设备驱动程序与系统引导接口;设备驱动程序与设备接口。计算机科学系第57页⑵设备驱动程序组成设备驱动程序注册与注销。设备打开与释放。设备读/写操作设备控制操作。设备中止或轮询处理。计算机科学系第58页(3)设备驱动程序处理过程

将抽象要求转换为详细要求2.检验I/O请求正当性3.读出和检验设备状态4.传送必要参数5.工作方式设置6.开启I/O设备计算机科学系第59页5.3I/O软件层次5.3.1I/O软件目标5.3.2I/O中止处理程序5.3.3I/O设备驱动程序5.3.4与设备无关I/O软件5.3.5用户空间I/O软件计算机科学系第60页

1.设备独立性(DeviceIndependence)概念

为了提升OS可适应性和可扩展性，在当代OS中都毫无例外地实现了设备独立性，也称为设备无关性。其基本含义是：应用程序独立于详细使用物理设备。为了实现设备独立性而引入了逻辑设备和物理设备这两个概念。计算机科学系第61页

在实现了设备独立性功效后，可带来以下两方面好处。1)设备分配时灵活性2)易于实现I/O重定向计算机科学系第62页2.设备独立性软件

1)执行全部设备公有操作①对独立设备分配与回收；②将逻辑设备名映射为物理设备名；③对设备进行保护；④缓冲管理；⑤差错控制。计算机科学系第63页2)向用户层(或文件层)软件提供统一接口

不论何种设备，它们向用户所提供接口应该是相同。比如，对各种设备读操作，在应用程序中都使用read;而对各种设备写操作，也都使用write。计算机科学系第64页3.逻辑设备名到物理设备名映射实现

逻辑设备表（三项）2)LUT设置问题（两种） 系统中只有一张LUT 每个用户有一张LUT逻辑设备表逻辑设备名物理设备名驱动程序入口地址/dev/tty/dev/printer3510242046………逻辑设备名/dev/tty/dev/printer…系统设备表指针35(a)(b)计算机科学系第65页5.3I/O软件层次5.3.1I/O软件目标5.3.2I/O中止处理程序5.3.3I/O设备驱动程序5.3.4与设备无关I/O软件5.3.5用户空间I/O软件计算机科学系第66页尽管大部分I/O软件在操作系统中，但用户空间也有一小部分，通常它们以库函数形式出现，甚至是在关键外运行完整程序。比如用户编写C程序中能够使用标准I/O库函数，经编译以后，用户程序就和对应库函数链接在一起了，然后装入内存运行。而库函数代码中要使用系统调用（其中包含I/O系统调用），经过系统调用进入操作系统，为用户提供对应服务。计算机科学系第67页1.SPOOLing

为了缓解CPU高速性与I/O设备低速性间矛盾而引入了脱机输入、脱机输出技术。该技术是利用专门外围控制机，将低速I/O设备上数据传送到高速磁盘上；或者相反。实际上，当系统中引入了多道程序技术后，完全能够利用其中一道程序，来模拟脱机输入时外围控制机功效，把低速I/O设备上数据传送到高速磁盘上；再用另一道程序来模拟脱机输出时外围控制机功效，把数据从磁盘传送到低速输出设备上。这么，便可在主机直接控制下，实现脱机输入、输出功效。此时外围操作与CPU对数据处理同时进行，我们把这种在联机情况下实现同时外围操作称为SPOOLing(SimultaneausPeriphernalOperatingOn-Line)，或称为假脱机操作。计算机科学系第68页2.SPOOLing系统组成

SPOOLing系统组成计算机科学系第69页3.共享打印机

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出时，SPOOLing系统同意为它打印输出，但并不真正马上把打印机分配给该用户进程，而只为它做两件事：①由输出进程在输出井中为之申请一个空闲磁盘块区，并将要打印数据送入其中；②输出进程再为用户进程申请一张空白用户请求打印表，并将用户打印要求填入其中，再将该表挂到请求打印队列上。计算机科学系第70页4.SPOOLing系统特点

提升了I/O速度。(2)将独占设备改造为共享设备。(3)实现了虚拟设备功效。计算机科学系第71页应用进程设备无关中止处理程序设备控制器命令状态数据系统接口硬件接口设备管理层次结构文件管理器设备驱动程序I/O请求I/O应答进行I/O调用格式化I/OSPOOLING命名保护阻塞缓冲分配建立设备存放器检验状态控制设备执行I/O操作当I/O结束时，唤醒驱动程序计算机科学系第72页第5章设备管理5.1概述

5.2I/O控制5.3I/O软件层次

5.4缓冲管理5.5设备分配

5.6磁盘调度和管理第73页5.4缓冲管理5.4.1缓冲引入5.4.2单缓冲5.4.3双缓冲5.4.4循环缓冲5.3.5缓冲池计算机科学系第74页在设备管理中，引入缓冲区主要原因：⑴改进CPU与外围设备之间速度不匹配矛盾。⑵降低对CPU中止频率，放宽对CPU中止响应时间限制。⑶提升CPU和I/O设备并行性。缓冲有硬缓冲和软缓冲之分在操作系统管理下，经常辟出许多专用主存区域缓冲区用来服务于各种设备，支持I/O管理功效。惯用缓冲技术有：单缓冲、双缓冲、循环缓冲、缓冲池。计算机科学系第75页5.4缓冲管理5.4.1缓冲引入5.4.2单缓冲5.4.3双缓冲5.4.4循环缓冲5.3.5缓冲池计算机科学系第76页计算机科学系第77页5.4缓冲管理5.4.1缓冲引入5.4.2单缓冲5.4.3双缓冲5.4.4循环缓冲5.3.5缓冲池计算机科学系第78页计算机科学系第79页5.4缓冲管理5.4.1缓冲引入5.4.2单缓冲5.4.3双缓冲5.4.4循环缓冲5.3.5缓冲池计算机科学系第80页⒈循环缓冲组成包含多个缓冲区和多个指针(Nextg、Nexti、Current)计算机科学系第81页⒉循环缓冲使用

⑴Getbuf过程：当计算进程要使用缓冲区中数据时，调用Getbuf过程;当输入进程要使用空缓冲区时，调用Getbuf过程。⑵Releasebuf过程：当计算进程把C缓冲区数据提取完成时，便调用Releasebuf过程释放C缓冲区；当输入进程把缓冲区装满时，也调用Releasebuf过程释放R缓冲区。计算机科学系第82页⒊进程同时

使用输入循环缓冲，可使输入进程和计算进程并行执行。对应地，指针Nexti和指针Nextg将不停地沿着顺时针方向移动，这么就可能出现下面两种情况：⑴指针Nexti追赶上指针Nextg：无缓冲区可用。⑵指针Nextg追赶上指针Nexti：无装满数据缓冲区可供计算进程提取数据。计算机科学系第83页5.4缓冲管理5.4.1缓冲引入5.4.2单缓冲5.4.3双缓冲5.4.4循环缓冲5.3.5缓冲池计算机科学系第84页⒈缓冲池组成

⑴公用缓冲池：最少包含空闲缓冲区、装满输入数据缓冲区和装满输出数据缓冲区。

⑵三个队列：空缓冲区队列emq、输入缓冲区队列inq、输出缓冲区队列outq。

⑶四种工作缓冲区：用于收容输入数据工作缓冲区、用于提取输入数据工作缓冲区、用于收容输出数据工作缓冲区、用于提取输出数据工作缓冲区。

计算机科学系第85页⒉Getbuf过程和Putbuf过程

ProcedureGetbuf(type){Wait(RS(type));Wait(MS(type));B(number):=Takebuf(type);signal(MS(type));}计算机科学系第86页ProcedurePutbuf(type,number){Wait(MS(type));Addbuf(type,number);signal(MS(type));signal(RS(type)); }计算机科学系第87页⒊缓冲区工作方式计算机科学系第88页第5章设备管理5.1概述

5.2I/O控制5.3I/O软件层次5.4缓冲管理

5.5设备分配

5.6磁盘调度和管理第89页

在计算机系统中，设备、控制器和通道等资源是有限，并不是每个进程随时都能够得到这些资源。在多道程序环境下，系统中设备供全部进程使用，为预防诸进程对系统资源无序使用，系统要求设备由系统统一分配，以提升设备利用率并防止死锁。每当进程向系统提出I/O请求时，只要是可能和安全，设备分配程序便把设备分配给它，必要时还可能要分配控制器和通道，分配次序是：分配设备、分配控制器、分配通道。计算机科学系第90页5.5设备分配5.5.1设备分配中数据结构5.5.2设备独立性5.5.3设备分配技术计算机科学系第91页1.设备控制表DCT设备控制表计算机科学系第92页2.控制器控制表、通道控制表和系统设备表COCT、CHCT和SDT表计算机科学系第93页5.5设备分配5.5.1设备分配中数据结构5.5.2设备分配考虑原因5.5.3设备分配技术计算机科学系第94页1.设备固有属性

独享设备。（独占设备，设备不能充分利用）

(2)共享设备。（考虑先后次序）

(3)虚拟设备。（考虑先后次序）计算机科学系第95页2.设备分配算法

先来先服务。(2)优先级高者优先。

计算机科学系第96页3.设备分配中安全性

安全分配方式不安全分配方式

计算机科学系第97页5.5设备分配5.5.1设备分配中数据结构5.5.2设备独立性5.5.3设备分配技术计算机科学系第98页⒈设备分配方式

⑴独占方式能够采取静态分配和动态分配两种方式。

⑵共享方式

⑶虚拟方式实现虚拟分配技术是SPOOLing技术。计算机科学系第99页2．设备分配算法设备分配算法就是按照某种标准把设备分配给进程。⑴先请求先服务⑵优先级高者优先服务3．设备分配中安全性从进程运行安全性上考虑，设备分配有以下两种方式：⑴安全分配方式⑵不安全分配方式计算机科学系第100页4.设备分配程序

对于含有I/O通道多通路系统，在进程提出I/O请求后，系统按以下步骤进行设备分配：

⑴分配设备：查找逻辑设备表LUT

SDT

DCT

⑵分配控制器：DCT

COCT

⑶分配通道：COCT

CHCT，逐次查找CHCT中标识，若找到一个空闲通道则将该通道分配给请求进程。不然将请求I/O进程阻塞在等候该通道等候队列上。

只有在设备、控制器和通道三者都分配成功时，本次分配才算成功。然后就能够开启设备进行数据传送。

计算机科学系第101页第5章设备管理5.1概述

5.2I/O控制5.3I/O软件层次5.4缓冲管理5.5设备分配

5.6磁盘调度和管理第102页5.6磁盘调度和管理5.6.1磁盘物理性能5.6.2磁盘调度算法5.6.3磁盘调度算法比较5.6.4磁盘错误处理5.6.5独立磁盘冗余阵列

计算机科学系第103页磁盘磁盘是一个直接存取存放设备，又叫随机存取存放设备。从不一样角度进行分类，可将磁盘分成硬盘和软盘；单片盘和多片盘；固定磁头和活动磁头等。磁盘读与写速度相同，为了提升可靠性，可将若干磁盘组成阵列。计算机科学系第104页磁盘物理结构计算机科学系第105页1.数据组织和格式

磁盘格式化计算机科学系第106页2.磁盘类型

1)固定头磁盘2)移动头磁盘

计算机科学系第107页3.磁盘访问时间Ta⑴寻道时间Ts：开启磁臂时间s与磁头移动n条磁道所花费时间之和。⑵旋转延迟时间Tτ：等候所需扇区旋转到读写头下时间。⑶传输时间信息Tt：信息在磁盘和内存之间传输时间。R为磁盘转速，N为一条磁道上字节数，b是每次读写字节数。计算机科学系第108页4.影响存取访问速度几个原因⑴循环排序例：考虑磁道保留4个统计旋转型设备，假定收到四个I/O请求。请求次序统计号（1）读统计4（2）读统计3（3）读统计2（4）读统计1计算机科学系第109页⑵优化分布

例：信息在存放空间排列方式会影响存取等待时间。考虑10个逻辑统计A，B……，J被存于旋转型设备上，每道存放10个统计，安排以下：物理块逻辑纪录1-10A-J处理10个统计总时间(旋转速度20ms)：214毫秒

计算机科学系第110页

⑶交替地址

每个统计重复统计在设备多个区域，读相同数据，有几个交替地址，也称为多重副本或折迭。成功是否取决于以下原因：数据统计总是读出使用，不需修改写入；数据统计占用存放空间总量不太大；数据使用极为频繁。计算机科学系第