41-IO核心子程序与假脱机技术
IO核心子程序
IO核心子程序要实现的功能就是设备独立性软件、设备驱动程序、中断处理程序这三节需要实现的功能
考研中我们需要重点掌握的功能有:I/O调度,设备保护,假脱机技术,设备分配与回收,缓冲区管理
假脱机技术(SPOOLing技术)
假脱机技术在用户层实现,但是408大纲又将假脱机技术归为"I/O核心子系统"
设备独立性软件
I/O调度,设备保护,假脱机技术,设备分配与回收,缓冲区管理在设备独立性软件层实现
I/O调度
用某种算法来确定一个好的顺序来处理各个I/O请求
同理,打印机等设备也可以用先来先服务、优先级算法、短作业优先等算法来确定I/O调度
设备保护
操作系统需要实现文件保护功能,不同的用户对各个文件有不同的访问权限(如:只读、读和写等)
在Unix系统中,设备被看做是一种特殊的文件,每个设备也会有对应的FCB.当用户请求访问某个设备时,系统根据FCB中记录的信息来判断该用户是否有相应的访问权限,以此实现"设备保护”的功能。
假脱机技术
假脱机技术概念
批处理技术引入了脱机输入/输出技术(用磁带完成)
脱机的意思是:脱离主机的控制进行输入/输出操作
引入脱机技术后,缓解了CPU和慢速I/O设备的速度矛盾。另一方面,即使CPU在忙碌,也可以提前将数据输入到磁带;即使慢速的输出设备正在忙碌,也可以提前将数据输出到磁带。
假脱机技术,又称SPOOL技术,是用软件的方式模拟脱机技术
SPOOLING技术需要多道程序技术的支持.
实现原理
输入井与输出井
系统在磁盘上开辟了两个存储区–“输入井"和"输出井”
输入井:模拟脱机输入时的磁带,用于收容I/O设备输入的数据
输出井:模拟脱机输出时的磁带,用于收容用户进程输出的数据
输入进程与输出进程
输入进程:模拟脱机输入时的外围控制机
输出进程:模拟脱机输出时的外围控制机
输入缓冲区与输出缓冲区
输入缓冲区:在输入进程的控制下,"输入缓冲区"用于暂存从输入设备输入的数据,之后再转到输入井中。
输出缓冲区:在输出进程的控制下,"输出缓冲区"用于暂存从输出井送来的数据,之后再传送到输出设备上。
共享打印机的原理分析
独占式设备:只允许各个进程串行使用的设备
共享设备:允许多个进程"同时"使用的设备
当多个用户进程提出打印请求时,系统会打印他们的请求,但是并不是真正把打印机分配给他们,而是由假脱机管理进程为每个进程做两件事
- 在磁盘中为进程申请一个空闲缓冲区(也就是说,这个缓冲区是在磁盘上的),并将打印的数据送入其中
- 为用户进程申请一张空白的打印请求表,并将用户的打印请求填入表中(其实就似乎用来说明用户的打印数据存放的位置),再将该表挂到假脱机文件队列上
当打印机空闲时，输出进程会从文件队列的对头取出一张打印请求表,并根据表中的要求将打印的数据从输入井传送到输出缓冲区,再输出到打印机进行打印。用这种方式可依次处理完全部的打印任务。
SPOOL技术可以把一台物理设备虚拟成逻辑上的多个设备
