I/O核心子系统思维导图
设备分配回收，缓冲区管理等内容讲解
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思维导图大纲
I/O核心子系统思维导图模板大纲
I/O核心子系统
设备独立性软件
设备驱动程序
中断处理程序
假脱机技术
用户层软件
脱机技术
缓解设备与CPU的速度矛盾，实现预输入、缓输出
假脱机技术（SPOOLing）技术：用软件方式模拟脱机技术
见笔记图
不需要外围计算机，利用软件模拟实现外围控制机
空间换时间
设备与输入/输出井之间数据传送由系统控制
SPOOLing技术将独占设备“虚拟”成共享设备
虚拟设备：利用虚拟技术将独占设备->若干逻辑设备
设备的分配和回收
应考虑因素
固有属性
独占、共享、虚拟
设备独立性
用户使用设备的透明性
分配算法
安全性
安全分配方式
为进程分配一个设备后阻塞进程（破坏请求——保持条件）
不安全分配方式
分配后不阻塞，只有I/O得不到请求才阻塞
设备分配管理的数据结构
一个通道->多个控制器
一个控制器->多个设备
设备控制表（DCT）：
每个设备对应一张DCT，关键字段：标识/状态/指向COCT的指针/设备队列的队首指针
控制器控制表（COCT）：
每个设备控制器对应一张COCT，关键字段：标识/状态/指向CHCT的指针/设备控制器队列的队首指针
通道控制表（CHCT）：
每个通道对应一张COCT，关键字段：标识/状态/与通道连接的控制器表首址/通道队列的队首指针
系统分配表（SDT）：
记录全部设备，每个设备对应一个表目，表目中有指向DCT的指针
设备分配步骤
物理设备名（查SDT）->SDT->COCT->CHCT
只有设备、控制器、通道三者分配成功才算成功，之后启动I/O数据传送
缺点：必须使用“物理设备名”，换名不运行，忙碌阻塞
改进
用户编程使用逻辑设备名，操作系统实现逻辑设备名->物理设备名（LUT）
整个系统只有一张LUT / 每个用户一张LUT
缓冲区管理
缓冲区
缓解CPU和I/O速度矛盾、减少CPU中断、解决数据粒度不匹配、提高CPU和I/O并行性
单缓冲
见笔记图
T：磁盘到缓冲区，M：缓冲区到工作区进程，C：工作区进程到CPU
处理一块数据平均耗时max（T,C） + M
双缓冲
处理一块数据平均耗时max（T，C+ M）
流水线经典问题（处理多个数据块用时）
单缓冲
块数 × 平均一块用时 + C
双缓冲
块数 × 平均一块用时 + C + M
循环缓冲
缓冲池
适合并发进程有效输入输出
在内存中
三个队列：空缓冲队列、输入队列、输出队列
四个工作缓冲区
提高磁盘I/O速度
提前读
延迟写
虚拟盘（缓冲区）
驱动程序
应用程序按逻辑设备名访问设备，再经驱动程序的处理来控制物理设备，若更换物理设备，只需更换驱动程序
设备连接到主机后，驱动程序负责初始化设备
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