PDF《操作系统》

8 Top Half &

Bottom Half OSLec22

9 设备独立的软件 报告错误信息 设备分配 块设备的存储分配,独占设备的分配与释放 缓冲技术 提供与设备无关的块尺寸 设备保护 设备命名 与设备驱动程序的统一接口 OSLec22

10 6.5 缓冲技术 ? 缓冲的引入 ? 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 ? 提高CPU和I/O设备之间的并行性 ? 用缓冲技术来匹配CPU与设备速度的差异和负荷 的不均匀,从而提高处理机与外设的并行程 度. OSLec22

11 常用的缓冲技术 ? 硬件缓冲器:在设备控制器中有硬件缓冲 器,通常容量较小 ? 软件缓冲技术:由缓冲区和对缓冲区的管理 两部分组成 ?

1、单缓冲 ?

2、双缓冲 ?

3、环形缓冲 ?

4、缓冲池 OSLec22

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1、单缓冲 ? 最简单的一种缓冲形式.一个缓冲区,CPU和外 设轮流使用,一方处理完之后接着等待对方处理 ? 对于输入:设备先将数据送入缓冲区,OS再将数 据传给进程. ? 对于输出:进程先将数据传入缓冲区,OS再将数 据送出到设备. OSLec22

13 工作区 处理(C) 缓冲区 传送(M) 输入(T) I/O设备 (a) T1 M1 C1 T2 M2 C2 T3 M3 C3 T4 t (b) 用户进程 单缓冲工作示意图 OSLec22

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2、双缓冲技术 ? 为了加快输入输出速度,引入双缓冲技术. ? 两个缓冲区,CPU和外设都可以连续处理而无需 等待对方.要求CPU和外设的速度相近 ? 原理:设置两个缓冲区buf1和buf2.读入数据时, 首先输入设备向buf1填入数据,然后进程从buf1提 取数据,在进程从buf1提取数据的同时,输入设 备向buf2中填数据.当buf1取空时,进程又从buf2 中提取数据,与此同时输入设备向buf1填数.如 此交替使用两个缓冲区,使CPU和设备的并行操 作的程度进一步提高. OSLec22

15 工作区 用户进程 缓冲区

1 缓冲区

2 I/O 设备 T1 (缓缓1) M1 C1 M2 C2 M3 C3 T2 (缓缓2) T3 (缓缓3) M4 C4 T4 (缓缓4) (a) (b) 双缓冲工作示意图 OSLec22

16 双机通信时缓冲区的设置 缓冲区 缓冲区 A机 B机 (a) 单缓冲 发送 缓冲区 接收 缓冲区 接收 缓冲区 发送 缓冲区 A机 B机 (b) 双缓冲 OSLec22

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3、环形缓冲技术 ? 多个缓冲区,CPU和外设的处理速度可相差较大 ? 在主存中分配一组大小相等的存储区作为缓冲 区,并将这些缓冲区链接起来. ? 系统必须考虑到这种方案的约束条件,即INOUT( 初始状态除外). OSLec22

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4、缓冲池 ? 缓冲池由内存中一组大小相等的缓冲区组成 ? 将多个缓冲区连接起来统一管理,整体利用率高 ? 缓冲池中各缓冲区可根据需要组成各种缓冲区队列 ? ① 空闲缓冲区 ? ② 输入缓冲区 ? ③ 输出缓冲区 ? 工作方式: ? 收容输入 ? 提取输入 ? 收容输出 ? 提取输出 OSLec22

20 其它技术 ? 总线技术 ? USB技术 ? SCSI接口技术 OSLec22

21 总线技术 总线的分类 CPU-内存总线 I/O总线 数据总线 地址总线 控制总线 (非本课程范围) 在计算机系统内各种子系统,如CPU、内存、I/O设 备等之间,构建公用的信号或数据传输通道,这种 可共享的传输通道称为总线 OSLec22

22 微型计算机 总线的种类和发展 PC/XT总线 ISA总线 MCA总线 EISA总线 VESA总线 PCI总线 USB总线 …... (过时) 1394总线 SCSI总线 OSLec22

23 ISA(工业标准结构) ? ISA基于PC/AT总线,是由IEEE(美国电气 电子工程师协会)1987年正式确立的标准. ? ISA槽是一个黑色的62+36线插槽. ? ISA工作频率定在8.33MHz,数据传输率为 8.33MB/s. ? 随着系统工作频率的迅速提高,其配用的扩展 卡也逐渐被淘汰,现在最新的主板已开始取消 ISA槽. OSLec22