操作系统| 输入输出系统（磁盘调度算法的计算先来先服务最短寻道时间优先SCANCSCANI/O控制的方式I/O通道设备分配的四个表假脱机系统引入缓冲的原因）
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文章目录
I/O控制的四种方式原理及比较
使用轮询的可编程I/O方式
原理：在处理机向控制器发出一条I/O指令，启动输入设备输入数据时，要同时把状态寄存器中的忙/闲标志busy置为1，然后便不断地循环测试busy（称为轮询）
特点 ：CPU大部分时间处于循环测试中，造成浪费
使用中断的可编程I/O方式
原理：当进程要启动I/O设备工作时，CPU向对应设备控制器发出I/O命令，后立即返回继续执行原来的任务
特点： CPU和I/O设备都处在忙碌状态，提高了整个系统的资源利用率和吞吐量
直接存储器访问方式（DMA）
原理： 数据传输以数据块为基本单位，从设备直接送入或送出内存，仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时需要CPU干预
特点：进一步提高了CPU和I/O设备的并行操作程度
I/O通道控制方式
原理： 在DMA方式的基础上，把对一个数据块的读写为单位的干预，减少为对一组数据块的读写及有关的控制和管理为单位的干预，实现CPU、通道、I/O设备三者的并行操作
特点： 更有效地提高整个系统的资源利用率
I/O通道的概念及类型
概念
- I/O通道是一种特殊的处理机。
- 没有运算器只有控制器。
- 指令类型单一，只用于I/O操作。
- 通道没有内存，与CPU共享内存
类型
- 字节多路通道
- 数组选择通道
- 数组多路通道
设备分配的四个表
-
设备控制表：用于记录设备情况
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控制器控制表：记录控制器情况
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通道控制表：记录通道情况
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系统设备表：记录系统中全部设备情况
假脱机系统的组成及特点
组成
- 输入井和输出井
- 输入缓冲区和输出缓冲区
- 输入进程和输出进程
- 井管理程序
特点
- 提高了I/O的速度
- 将独占设备改造为共享设备
- 实现了虚拟设备功能
引入缓冲区的原因
- 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，放宽对CPU中断响应时间的限制
- 提高CPU和I/O设备之间的并行性
磁盘调度算法的计算
寻道时间随寻道距离的增大而增加
平均寻道长度 = 移动距离之和 / 个数
先来先服务（FCFS）
根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。
最短寻道时间优先（SSTF）
要求每次访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近
扫描算法（SCAN）
依据磁头方向，选择距离最近的磁道访问。当该方向不再有磁道时，改变磁头方向（假设先自内向外，当到达最外层时，改变方向为自外向内）
循环扫描算法（CSCAN）
和扫描算法不同的是，每次都从头访问（假设自内向外，当到达最外层时，返回到最内层开始自内向外）
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