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1、SPOOLing技术(虚拟设备实现) 1，角色：将一个排他物理I/O设备虚拟化为多个逻辑I/O设备，即允许多个用户共享一个排他物理I/O设备。 所谓SPOOLing:(1)定义：在线实现同时周边操作，被称为spooling或假脱机I/O技术。 (2)实现：在多通道环境下，其中一个程序模拟脱机输入另一个程序通过模拟脱机输出，在主机的直接控制下实现脱机I/O功能。5、5设备分配、3、SPOOLing系统配置： (1)输入阱和输出阱：磁盘上打开的两个大存储空间。 输入井：模拟离线输入时的磁盘设备，暂时保存从I/O设备输入的数据。 输出井：模拟脱机输出时的磁盘设备，暂时保存用户程序的输出数据。5、5软

2、元件分配、(2)输入输出缓冲区。 打开内存，用于缓解CPU和磁盘之间的速度不一致性。 输入缓冲区：暂时保存从输入机器发送来的数据，以后批量送入输入井。 输出缓冲区：暂时保存从输出井发送来的数据，然后逐渐输入输出机器。5、5设备分配、(3)输入进程Spi和输出进程Spo。 用两个过程模拟离线I/O时的外围控制机。 输入进程Spi :模拟脱机输入的任务是将低速设备上的信息写入输入缓冲区并写入输入阱。 CPU从输入井中取出数据。 输出过程Spo:模拟脱机输出，将存储器中的数据写入输出阱并发送到输出缓冲区，然后从输出缓冲区发送到输出设备。 5、5设备分配，4、共享打印机的实现用户进程提出打印申请时，O

3、S不是将打印机分配给该进程，而是排队排队，真正排队时将打印机分配给进程。 具体的实现过程： Spo (输出过程)在磁盘上打开输出井，传送打印数据。 5、5设备的分配由Spo (输出进程)向该进程申请空的打印申请书，填写相关数据，乘以请求打印队列。 得到的打印机执行打印作业时，还是通过Spo (输出进程)将打印数据从输出阱传送到存储器的输出缓冲器，打印机输出。5、5设备分配、5、轮询系统的特点(1)提高了I/o的速度。 CPU读取数据和输出数据是以输入阱和输出阱为对象的。 (2)将垄断设备改造为共享设备。 输入阱和输出阱将存储分配给进程，并创建I/O请求表单，而不实际将设备分配给进程。 (3)实

4、现了虚拟设备的功能。 物理上一个设备，逻辑上多个设备。 5、5设备分配，磁盘容量大，访问速度快，而且可随机访问，是当前存储大量数据和程序的理想设备。 对文件的操作包括访问磁盘、提高磁盘I/O速度和磁盘系统的可靠性，直接影响系统性能。 5，6盘存储管理、盘性能概要1、数据的组织和格式化(1)盘设备由一个或多个盘构成(2)各盘被分离为两面，各面被分离为多个轨道，各轨道之间有所需的间隙。 (3)各个轨道再分成几个扇区(盘块)，在各个扇区之间留有一定的间隙。 磁盘存储管理、磁盘存储管理、磁盘存储管理、磁盘存储管理、磁盘存储管理、磁盘存储管理、磁盘存储管理。 在这样的盘密度中，内层比外层高。 (6)光盘

5、密度：每英寸存储的位数。 (7)轨道的代表值(5002000 )、扇区的代表值(10100 )。 (8)为了在光盘上存储数据，首先需要对光盘进行格式化。 5，6盘内存管理，(9)扇区的结构：识别符字段：数据字段： (10 )扇区(盘块)是信息读写的最小单位。、5、6盘存储器管理、盘文件的存储(n个盘面、k个轨道、m个扇区)，首先填满0个盘面、0个轨道中的所有扇区(0m-1 )，再填满1个盘面、0个轨道中的所有扇区。 充满n-1盘面、0轨道中的所有扇区。5、6盘内存管理，首先填满0号缸，首先填满0盘面、1个磁道中的所有扇区(0m-1 )再填满1个盘面、1个磁道中的所有扇区。 充满n-1盘面、1轨

6、道中的所有扇区。5、6盘内存管理，再加满1号缸，盘文件地址分为缸号头号(盘面号)扇区号，假定1个盘组共有100个缸，每个缸有8个轨道，每个托包含现有6400条逻辑记录的文件的逻辑记录大小与扇区大小相匹配，该文件以顺序结构存储在磁盘上。 圆柱体、轨道和扇区的编号都从0开始，文件信息从0个圆柱体、0个磁头和0个扇区开始存储。 (1)询问该文件的第3680个逻辑记录应保存在哪个圆柱体的第几个磁头的第几个扇区。 (2)在第78气缸的第6气缸盖的第6扇区中存储该文件的第几个逻辑记录。 补充练习：存储磁盘文件，3，磁盘访问时间：磁盘动作时以一定速率旋转。 为了进行读取或写入，必须等待磁头移动到所需磁道上，

7、所需扇区的开始位置旋转到磁头下方，然后开始数据的读取或写入。 存取时间可以分为(1)跟踪时间TS :使磁臂(磁头)移动到规定轨道所花费的时间这3个部分。 (2)旋转延迟时间：指定扇区移动到磁头下方后的经过时间。 (3)传送时间：从光盘读取数据，或者向光盘写入数据所花费的时间。5、6磁盘存储管理、查找时间和旋转延迟时间基本上与读/写数据量无关，通常占访问时间很大的一部分。 恰当地集中传输数据有助于提高传输效率。5、6盘存储管理、盘调度1、盘是多个处理共享的设备，采用最佳的调度算法，使得在多个处理请求对盘的访问的情况下，每个处理对盘的平均访问时间最小。 2 .磁盘调度分为移动臂调度和旋转调度。 3

8、 .臂调度的目的是缩短寻道时间。 周转调度的目的是减少延迟时间。 4、4种移动臂调度算法：5，6磁盘内存管理，(1)先服务FCFS :算法不考虑访问者请求访问的物理位置，而考虑访问者提出访问请求的优先级。 优点：公平简单，顺序处理各过程的要求。 一个过程的要求不会长期得到满足。 缺点：由于查找未优化，平均查找时间可能会变长。5、6盘内存管理，例如读写头在53号缸上执行输入输出操作，而等待访问者依次访问的缸98、183、37、122、14、124、65、67 .所有的请求访问都已完成，合并何种程序最短寻道时间优先级SSTF该算法选择请求接入的轨道距当前头部所在的轨道最近。 优点：获得优异寻道性能

9、的缺点：平均寻道时间最短，不能保证过程饥饿，即某个过程的要求不能长期保证。5、6盘内存管理，例如读写头在53号缸上执行输入输出操作，而等待访问者依次访问的缸98、183、37、122、14、124、65、67 .所有的请求访问都已完成，合并何种程序扫描(SCAN )算法：必须同时满足两个条件，也称为电梯调度算法： a、与磁头的当前移动方向一致的b .距离当前磁头最近的算法。 访问这个请求。 优点：避免过程中的饥饿。 缺点：延迟过程的要求。例如，现在读写头在53号气缸上执行输入输出操作，但等待访问者依次访问的气缸在98、183、37、122、14、124、65、67 .所有的请求访问完成后，一共

10、移动几个气缸？ 5，6磁盘存储管理，(1)从内向外移动：修订208个柱面0 14 37 53 65 67 98 122 124 183，即，方向从内向外移动时，磁头将移动到最大的接入磁道并访问时，磁头立即访问磁道例如，现在读写头在53号气缸上执行输入输出操作，但等待访问者依次访问的气缸在98、183、37、122、14、124、65、67 .所有的请求访问完成后，一共移动几个气缸？ 5、6磁盘存储管理、5、6磁盘存储管理、磁盘缓存：磁盘的I/O速度远远低于对内存的访问速度，人们在千方百计地改善磁盘i/。 1、盘高速缓存的形式(1)在内存中打开单独的存储空间作为盘高速缓存，大小固定，5、6盘存储

11、管理，(2)将所有未使用的内存区域作为一个缓冲池，请求寻呼系统和盘I/O 2 .数据发送方式： (1)将盘缓存中的数据转送给委托者进程。 (2)处理流程：5、6盘内存管理、进程要求访问某个块的数据，请求的数据会缓存到盘中吗？ 从缓存中检索数据，首先从磁盘读取所需的数据，将、不在、数据交给委托者，将数据交给委托者，将数据发送到缓存，返回、5、6磁盘内存管理指针交给：指向缓存内的某个区域的指针3 .替换算法(1)如果缓冲器已满，则存在替换问题。 典型的替换算法包括最近最旧的未使用算法LRU、最近未使用算法NRU、最小使用算法LFU等。 5，6磁盘存储管理，(2)除了最近使用最久的原则外，访问频率可

12、预测数据的完整性4，定期写入磁盘：避免数据丢失。 5，6磁盘存储管理，其他方法1提高磁盘I/O速度，预读：减少等待时间，加快文件访问。 2 .延迟写入：为减少I/O启动次数，节省磁盘空间。 3 .优化物理块的分布：使头部的移动距离最小化。 5、6盘内存管理，例如记录在轨道上的排列方式会影响输入输出动作的时间。 某个系统在初始化光盘时，每个光盘面分为8个扇区，现在8条逻辑记录存储在同一个轨道中，用于处理程序，现在依次读取这8条记录。 每个请求从磁盘读取记录，处理读取的记录需要5毫秒。 光盘的转速为20毫秒/周。 如果将这八个逻辑记录依次存储在轨道上，则如图所示，读取一个记录需要2.5毫秒、5毫秒，处理这八个记录所花费的时间是：5、6盘内存管理、1、2、3、4、5、(如图所示) 6磁盘内存管理，4，虚拟磁盘：利用内存空间模拟磁盘是易失性内存，不需要格式化，接受所有标准的磁盘操作，并在内存中完成。5，6盘存储管理，1，假定某个盘上有200个圆柱体，访问编号0199，143圆柱体向委托者提供服务后，当前