高速緩存

1、,操作系統(tǒng)內(nèi)核的I/O子系統(tǒng),內(nèi)核I/O子系統(tǒng),內(nèi)核與I/O有關(guān)服務(wù)： I/O調(diào)度、緩沖、高速緩沖、spooling、設(shè)備預(yù)訂、錯(cuò)誤處理.內(nèi)核I/O子系統(tǒng)負(fù)責(zé)：文件和設(shè)備命名空間的管理文件和設(shè)備訪問控制操作控制（for example,a moderm cannot seek()）文件系統(tǒng)空間的分配設(shè)備分配緩沖、高速緩存、假脫機(jī)I/O調(diào)度設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、錯(cuò)誤處理、失敗恢復(fù)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的配置和初始化,,I/O調(diào)度,I/O

2、調(diào)度：調(diào)度一組I/O請(qǐng)求就是確定一個(gè)好的順序來執(zhí)行這些請(qǐng)求。某些I/O需要按設(shè)備隊(duì)列的順序--先來先服務(wù) 某些操作系統(tǒng)嘗試著公平--優(yōu)先級(jí)高者優(yōu)先 磁盤I/O調(diào)度實(shí)現(xiàn)OS通過為每個(gè)設(shè)備維護(hù)一個(gè)請(qǐng)求隊(duì)列來實(shí)現(xiàn)調(diào)度?？梢栽噲D公平，也可以根據(jù)不同的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行I/O調(diào)度。其他方法：緩沖、高速緩沖、假脫機(jī),緩沖buffer,緩沖 Buffering—用來保存在兩設(shè)備之間或在設(shè)備和應(yīng)用程序之間所傳輸數(shù)據(jù)的內(nèi)存區(qū)域。。緩沖區(qū)管理：為了

3、解決CPU與I/O之間速度不匹配的矛盾，在它們之間配置了緩沖區(qū)。這樣設(shè)備管理程序又要負(fù)責(zé)管理緩沖區(qū)的建立、分配和釋放。緩沖作用：解決設(shè)備速度不匹配解決設(shè)備傳輸塊的大小不匹配為了維持拷貝語義“copy semantics”要求單緩沖、雙緩沖、多緩沖、緩沖池,高速緩存,高速緩存 Caching—高速緩存（cache）：是可以保留數(shù)據(jù)拷貝的高速內(nèi)存。緩沖與高速緩存的差別是緩沖只是保留數(shù)據(jù)僅有的一個(gè)現(xiàn)存拷貝，而根據(jù)定義高速緩存只是

4、提供了一個(gè)駐留在其他地方的數(shù)據(jù)的一個(gè)高速拷貝。高速緩存和緩沖是兩個(gè)不同的功能，但有時(shí)一塊內(nèi)存區(qū)域也可以同時(shí)用于兩個(gè)目的。當(dāng)內(nèi)核接收到I/O請(qǐng)求時(shí)，內(nèi)核首先檢查高速緩存以確定相應(yīng)文件的內(nèi)容是否在內(nèi)存中。如果是，物理磁盤I/O就可以避免或延遲。,假脫機(jī)技術(shù),SPOOLing（Simultaneous Peripheral Operation On Line），稱為假脫機(jī)技術(shù)。：用來保存設(shè)備輸出的緩沖，這些設(shè)備如打印機(jī)不能接收交叉的數(shù)據(jù)流

5、。操作系統(tǒng)通過截取對(duì)打印機(jī)的輸出來解決這一問題。應(yīng)用程序的輸出先是假脫機(jī)到一個(gè)獨(dú)立的磁盤文件上。當(dāng)應(yīng)用程序完成打印時(shí)，假脫機(jī)系統(tǒng)將相應(yīng)的待送打印機(jī)的假脫機(jī)文件進(jìn)行排隊(duì)Printing：打印機(jī)雖然是獨(dú)享設(shè)備，通過SPOOLing技術(shù)，可以將它改造為一臺(tái)可供多個(gè)用戶共享的設(shè)備。,設(shè)備預(yù)訂和錯(cuò)誤處理,設(shè)備預(yù)訂—提供對(duì)設(shè)備的獨(dú)占訪問分配和再分配的系統(tǒng)調(diào)用有可能產(chǎn)生死鎖錯(cuò)誤處理 Error Handling 操作系統(tǒng)可以恢復(fù)磁盤讀

6、，設(shè)備無效，暫時(shí)的失敗當(dāng)I/O失敗時(shí)，大多數(shù)返回一個(gè)錯(cuò)誤碼 系統(tǒng)日志記錄了出錯(cuò)報(bào)告,,內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),內(nèi)核需要保存留I/O組件使用的狀態(tài)信息，包括打開文件表，網(wǎng)絡(luò)連接，字符設(shè)備狀態(tài)等許多復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用來跟蹤緩沖，內(nèi)存分配，及“臟”塊某些OS用面向?qū)ο蟮姆椒ê拖鬟f的方法來實(shí)現(xiàn)I/O,,UNIX I/O內(nèi)核結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)換I/O請(qǐng)求為硬件操作,I/O請(qǐng)求到硬件操作考慮一個(gè)進(jìn)程從磁盤中讀取一個(gè)文件過程確定保存文件的設(shè)備轉(zhuǎn)換名字到設(shè)

7、備的表示法把數(shù)據(jù)從磁盤讀到緩沖區(qū)中通知請(qǐng)求進(jìn)程數(shù)據(jù)現(xiàn)在是有效的把控制權(quán)返回給進(jìn)程,I/O請(qǐng)求的周期,數(shù)據(jù)已在緩沖區(qū),啟動(dòng)I/O設(shè)備,習(xí)題分析,1．在操作系統(tǒng)中，用戶在使用I/O設(shè)備時(shí)，通常采用 　A．設(shè)備的絕對(duì)號(hào) 　　B．設(shè)備的相對(duì)號(hào)　　C．虛擬設(shè)備號(hào)　　　 D．設(shè)備名2．在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中采用緩沖技術(shù)的主要目的是 A.改善用戶編程環(huán)境 B.提高CPU的處理速度

8、C.提高CPU和設(shè)備之間的并行程度 D.實(shí)現(xiàn)與設(shè)備無關(guān)性 3. 設(shè)備的打開、關(guān)閉、讀、寫等操作是由 完成的。A．用戶程序 B．編譯程序 C．設(shè)備分配程序 D．設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序,習(xí)題分析,4．I/O系統(tǒng)有三種常用方式來與主機(jī)交換數(shù)據(jù)，它們是程序輪詢方式、中斷方式和ＤＭＡ方式，其中ＤＭＡ方式主要由硬件來實(shí)現(xiàn)，此時(shí)高速外設(shè)和內(nèi)存之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 。A．不通過ＣＰＵ的控制，不利用系統(tǒng)總