第7章设备管理.ppt

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1、第第7 7章章 设备管理设备管理 7.1 7.1 概述概述7.2 7.2 缓冲技术缓冲技术7.4 7.4 输入输出控制方式（输入输出控制方式（4 4种）种）1.1.1.1.按设备的从属关系分：按设备的从属关系分：按设备的从属关系分：按设备的从属关系分：系系系系统统统统设设设设备备备备：指指指指操操操操作作作作系系系系统统统统生生生生成成成成时时时时，登登登登记记记记在在在在系系系系统统统统中中中中的的的的标标标标准准准准设设设设备备备备。（如键盘、显示器、打印机）（如键盘、显示器、打印机）（如键盘、显示器、打印机）（如键盘、显示器、打印机）用用用用户户户户设设设设备备备备：指指指指在在在在系系

2、系系统统统统生生生生成成成成时时时时，未未未未登登登登记记记记在在在在系系系系统统统统中中中中的的的的非非非非标标标标准准准准设设设设备备备备。对对对对于于于于这这这这类类类类设设设设备备备备的的的的处处处处理理理理程程程程序序序序由由由由用用用用户户户户提提提提供供供供，并并并并将将将将其其其其纳纳纳纳入入入入系系系系统统统统，由由由由系系系系统统统统代代代代替替替替用用用用户户户户实实实实施施施施管管管管理理理理。（如如如如网网网网络络络络系系系系统统统统中中中中的的的的各各各各种种种种网网网网卡卡卡卡、实实实实时时时时系系系系统统统统中中中中的的的的A/DA/DA/DA/D、D/AD/A

3、D/AD/A转转转转换换换换器器器器，CADCADCADCAD专专专专用用用用设设设设备备备备如如如如绘绘绘绘图图图图仪仪仪仪、扫描仪等）扫描仪等）扫描仪等）扫描仪等）设备的分类设备的分类-1-12.2.按操作特性分按操作特性分:存储设备：存储设备：如磁盘、光盘等。如磁盘、光盘等。I/OI/O设设备备：如如键键盘盘、扫扫描描仪仪、鼠鼠标标、显显示示器器、打印机、绘图仪等。打印机、绘图仪等。设备的分类设备的分类-2-23 3 3 3按设备使用性质分：按设备使用性质分：按设备使用性质分：按设备使用性质分：独独独独占占占占设设设设备备备备：在在在在一一一一段段段段时时时时间间间间内内内内只只只只能能

4、能能有有有有一一一一个个个个进进进进程程程程使使使使用用用用的的的的设设设设备备备备，一一一一般般般般为为为为低低低低速速速速I/OI/OI/OI/O设备。而且，这类设备如果分配不当，可能会造成死锁。例如打印机。设备。而且，这类设备如果分配不当，可能会造成死锁。例如打印机。设备。而且，这类设备如果分配不当，可能会造成死锁。例如打印机。设备。而且，这类设备如果分配不当，可能会造成死锁。例如打印机。共共共共享享享享设设设设备备备备：在在在在一一一一段段段段时时时时间间间间内内内内可可可可有有有有多多多多个个个个进进进进程程程程共共共共同同同同使使使使用用用用的的的的设设设设备备备备，多多多多个个个

5、个进进进进程程程程以以以以交叉的方式来使用设备，其资源利用率高。例如硬盘。交叉的方式来使用设备，其资源利用率高。例如硬盘。交叉的方式来使用设备，其资源利用率高。例如硬盘。交叉的方式来使用设备，其资源利用率高。例如硬盘。虚虚虚虚拟拟拟拟设设设设备备备备：严严严严格格格格来来来来讲讲讲讲，虚虚虚虚拟拟拟拟设设设设备备备备是是是是一一一一种种种种设设设设备备备备管管管管理理理理的的的的技技技技术术术术。是是是是指指指指在在在在一一一一类类类类设设设设备备备备上上上上模模模模拟拟拟拟另另另另一一一一类类类类设设设设备备备备，常常常常用用用用共共共共享享享享设设设设备备备备模模模模拟拟拟拟独独独独占占占

6、占设设设设备备备备、高高高高速速速速设设设设备备备备模模模模拟拟拟拟低低低低速速速速设设设设备备备备，这这这这种种种种经经经经过过过过虚虚虚虚拟拟拟拟技技技技术术术术处处处处理理理理后后后后的的的的设设设设备备备备称称称称为为为为虚虚虚虚拟拟拟拟设设设设备备备备。采采采采用用用用该该该该技技技技术术术术可可可可以以以以使使使使慢慢慢慢速速速速独独独独占占占占设设设设备备备备改改改改造造造造成成成成多多多多个个个个用用用用户户户户可可可可共共共共享享享享的的的的设设设设备备备备，以以以以提提提提高高高高独独独独占占占占设设设设备备备备的的的的使使使使用用用用效效效效率率率率。例例例例如如如如SP

7、OOLingSPOOLingSPOOLingSPOOLing技术，用硬盘模拟输入输出设备。技术，用硬盘模拟输入输出设备。技术，用硬盘模拟输入输出设备。技术，用硬盘模拟输入输出设备。设备的分类设备的分类-3-3n nSpoolingSpoolingSpoolingSpooling技技技技术术术术：当当当当低低低低速速速速输输输输入入入入设设设设备备备备要要要要输输输输入入入入信信信信息息息息时时时时，便便便便输输输输入入入入到到到到高高高高速速速速辅辅辅辅存存存存（磁磁磁磁盘盘盘盘）的的的的输输输输入入入入井井井井中中中中，运运运运行行行行进进进进程程程程从从从从输输输输入入入入井井井井中中中中

8、提提提提取取取取信信信信息息息息加加加加以以以以处处处处理理理理；当当当当运运运运行行行行进进进进程程程程要要要要输输输输出出出出信信信信息息息息时时时时，便便便便输输输输出出出出到到到到高高高高速速速速辅辅辅辅存存存存的的的的输输输输出出出出井井井井中中中中，当当当当输输输输出出出出设设设设备备备备空空空空闲闲闲闲时时时时，便便便便从从从从输输输输出出出出井井井井中中中中提提提提取取取取信信信信息息息息输输输输出出出出。这这这这样样样样，就就就就可可可可以以以以使使使使输输输输入入入入设设设设备备备备和和和和输输输输出出出出设设设设备备备备连连连连续续续续不不不不断断断断地地地地工工工工作作

9、作作。由由由由于于于于一一一一台台台台设设设设备备备备可可可可以以以以和和和和辅辅辅辅存存存存中中中中的的的的若若若若干干干干个个个个存存存存储储储储区区区区域域域域相相相相对对对对应应应应，所所所所以以以以在在在在形形形形式式式式上上上上就就就就好好好好像像像像把一台把一台把一台把一台I/OI/OI/OI/O设备变成了许多台虚拟的设备变成了许多台虚拟的设备变成了许多台虚拟的设备变成了许多台虚拟的I/OI/OI/OI/O设备。设备。设备。设备。SpoolingSpooling技术技术-分析分析 SpoolingSpoolingSpoolingSpooling技技技技术术术术的的的的“输输输输入

10、入入入井井井井”和和和和“输输输输出出出出井井井井”是是是是在在在在磁磁磁磁盘盘盘盘中中中中开开开开辟辟辟辟的的的的多多多多个个个个固固固固定定定定的的的的存储区。存储区。存储区。存储区。输输输输入入入入过过过过程程程程：在在在在系系系系统统统统收收收收到到到到进进进进程程程程输输输输入入入入请请请请求求求求信信信信号号号号后后后后，“输输输输入入入入管管管管理理理理模模模模块块块块”中中中中的的的的读读读读函函函函数数数数负负负负责责责责将将将将数数数数据据据据从从从从输输输输入入入入设设设设备备备备读读读读入入入入内内内内存存存存中中中中的的的的缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区，当当当当缓缓缓缓冲

11、冲冲冲区区区区满满满满时时时时，则则则则由由由由写写写写函函函函数数数数将将将将数数数数据据据据从从从从内内内内存存存存缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区写写写写到到到到外外外外存存存存的的的的输输输输入入入入井井井井中中中中，读读读读函函函函数数数数和和和和写写写写函函函函数数数数反反反反复复复复循环，直到一个进程输入完毕。再准备输入下一个进程的数据。循环，直到一个进程输入完毕。再准备输入下一个进程的数据。循环，直到一个进程输入完毕。再准备输入下一个进程的数据。循环，直到一个进程输入完毕。再准备输入下一个进程的数据。然然然然后后后后，系系系系统统统统为为为为该该该该进进进进程程程程建建建建立立立立进进

12、进进程程程程控控控控制制制制块块块块，从从从从而而而而使使使使输输输输入入入入井井井井中中中中的的的的进进进进程程程程进进进进入入入入进进进进程程程程等待队列等待队列等待队列等待队列，等待进程调度程序选中后进入内存运行。，等待进程调度程序选中后进入内存运行。，等待进程调度程序选中后进入内存运行。，等待进程调度程序选中后进入内存运行。系系系系统统统统在在在在管管管管理理理理输输输输入入入入井井井井过过过过程程程程中中中中可可可可以以以以“不不不不断断断断”读读读读入入入入输输输输入入入入的的的的数数数数据据据据，直直直直到到到到输输输输入入入入结结结结束束束束或输入井满而暂停。或输入井满而暂停。

13、或输入井满而暂停。或输入井满而暂停。SpoolingSpooling技术技术 输输输输出出出出过过过过程程程程：以以以以打打打打印印印印机机机机为为为为例例例例来来来来进进进进行行行行说说说说明明明明。当当当当有有有有进进进进程程程程要要要要求求求求打打打打印印印印输输输输出出出出时时时时,SPOOLing,SPOOLing,SPOOLing,SPOOLing系系系系统统统统并并并并不不不不是是是是将将将将这这这这台台台台打打打打印印印印机机机机直直直直接接接接分分分分配配配配给给给给该该该该进进进进程程程程，而而而而是是是是在在在在输输输输出出出出井井井井中中中中为为为为其其其其分分分分配配

14、配配一一一一块块块块存存存存储储储储空空空空间间间间，进进进进程程程程的的的的输输输输出出出出数数数数据据据据以以以以文件形式存在。文件形式存在。文件形式存在。文件形式存在。每每每每个个个个进进进进程程程程的的的的数数数数据据据据输输输输出出出出文文文文件件件件形形形形成成成成了了了了一一一一个个个个输输输输出出出出队队队队列列列列，由由由由“输输输输出出出出管管管管理理理理模模模模块块块块”控控控控制制制制这这这这台台台台打打打打印印印印机机机机进进进进程程程程，依依依依次次次次将将将将队队队队列列列列中中中中的的的的输输输输出出出出文文文文件件件件实实实实际打印输出。际打印输出。际打印输出

15、。际打印输出。SpoolingSpooling技术技术 从从从从打打打打印印印印机机机机的的的的例例例例子子子子中中中中，可可可可以以以以看看看看到到到到，在在在在SPOOLingSPOOLingSPOOLingSPOOLing技技技技术术术术的的的的支支支支持持持持下下下下，系系系系统统统统实实实实际际际际上上上上并并并并没没没没有有有有为为为为任任任任何何何何进进进进程程程程分分分分配配配配设设设设备备备备，而而而而只只只只是是是是在在在在输输输输入入入入井井井井和和和和输输输输出出出出井井井井中中中中为为为为每每每每个个个个进进进进程程程程分分分分配配配配了了了了一一一一块块块块存存存存

16、储储储储区区区区并并并并建建建建立立立立了了了了一一一一张张张张I/OI/OI/OI/O请请请请求求求求表。表。表。表。这这这这样样样样，便便便便把把把把独独独独占占占占设设设设备备备备（打打打打印印印印机机机机）改改改改造造造造为为为为共共共共享享享享设设设设备备备备，因因因因此此此此SPOOLingSPOOLingSPOOLingSPOOLing技术也是一种虚拟设备技术。技术也是一种虚拟设备技术。技术也是一种虚拟设备技术。技术也是一种虚拟设备技术。SpoolingSpooling技术技术 总结，总结，总结，总结，SPOOLingSPOOLingSPOOLingSPOOLing技术具有如下技

17、术具有如下技术具有如下技术具有如下3 3 3 3个特点：个特点：个特点：个特点：提提提提高高高高了了了了I/OI/OI/OI/O速速速速度度度度。从从从从对对对对低低低低速速速速I/OI/OI/OI/O设设设设备备备备进进进进行行行行的的的的I/OI/OI/OI/O操操操操作作作作变变变变为为为为对对对对输输输输入入入入井井井井或或或或输输输输出出出出井井井井的的的的操操操操作作作作,提提提提高高高高了了了了I/OI/OI/OI/O速速速速度度度度,缓缓缓缓和和和和了了了了CPUCPUCPUCPU与与与与低低低低速速速速I/OI/OI/OI/O设设设设备备备备速度不匹配的矛盾。速度不匹配的矛盾

18、。速度不匹配的矛盾。速度不匹配的矛盾。I/OI/OI/OI/O设设设设备备备备并并并并没没没没有有有有分分分分配配配配给给给给任任任任何何何何进进进进程程程程。在在在在输输输输入入入入井井井井或或或或输输输输出出出出井井井井中中中中,分分分分配配配配给进程的是一个存储区和建立的一张给进程的是一个存储区和建立的一张给进程的是一个存储区和建立的一张给进程的是一个存储区和建立的一张I/OI/OI/OI/O请求表。请求表。请求表。请求表。实实实实现现现现了了了了虚虚虚虚拟拟拟拟设设设设备备备备功功功功能能能能。多多多多个个个个进进进进程程程程同同同同时时时时使使使使用用用用一一一一个个个个独独独独占占

19、占占设设设设备备备备,而而而而对对对对每每每每一一一一进进进进程程程程而而而而言言言言,都都都都认认认认为为为为自自自自己己己己独独独独占占占占这这这这一一一一设设设设备备备备,从从从从而而而而实实实实现现现现了了了了设设设设备备备备的的的的虚拟分配。虚拟分配。虚拟分配。虚拟分配。华中科技大学2001判断题1.虚拟设备技术是将不能共享的设备改造为可以共享的设备。答案：正确4.4.4.4.按信息交换单位分：按信息交换单位分：按信息交换单位分：按信息交换单位分：块块块块设设设设备备备备：以以以以数数数数据据据据块块块块为为为为单单单单位位位位存存存存储储储储、传传传传输输输输信信信信息息息息（一一

20、一一般般般般数数数数据块的大小为据块的大小为据块的大小为据块的大小为512B512B512B512B4KB4KB4KB4KB），如磁盘、磁带等。），如磁盘、磁带等。），如磁盘、磁带等。），如磁盘、磁带等。字字字字符符符符设设设设备备备备：以以以以字字字字符符符符为为为为单单单单位位位位存存存存储储储储、传传传传输输输输信信信信息息息息，如如如如键键键键盘盘盘盘、显示器、打印机等。显示器、打印机等。显示器、打印机等。显示器、打印机等。设备的分类设备的分类-4-41 1 1 1设备独立性（设备独立性（设备独立性（设备独立性（7.1.27.1.27.1.27.1.2）设设设设备备备备独独独独立立立立

21、性性性性是是是是指指指指用用用用户户户户在在在在编编编编写写写写程程程程序序序序时时时时，无无无无需需需需关关关关心心心心系系系系统统统统具具具具体体体体配配配配置置置置了了了了哪哪哪哪些些些些设设设设备备备备，也也也也无无无无需需需需了了了了解解解解各各各各种种种种设设设设备备备备的的的的使使使使用用用用方方方方法法法法和和和和特特特特性性性性，只只只只需需需需为为为为所所所所需需需需设设设设备备备备起起起起个个个个逻辑设备名逻辑设备名逻辑设备名逻辑设备名即可。（例如即可。（例如即可。（例如即可。（例如printprintprintprint）与与与与设设设设备备备备独独独独立立立立性性性性

22、密密密密切切切切相相相相关关关关的的的的是是是是统统统统一一一一命命命命名名名名这这这这一一一一目目目目标标标标。一一一一个个个个文文文文件件件件或或或或一一一一个个个个设设设设备的名字只应是一个简单的备的名字只应是一个简单的备的名字只应是一个简单的备的名字只应是一个简单的字符串或一个整数字符串或一个整数字符串或一个整数字符串或一个整数，不应依赖于，不应依赖于，不应依赖于，不应依赖于设备。设备。设备。设备。运运运运行行行行程程程程序序序序时时时时，OSOSOSOS会会会会为为为为用用用用户户户户的的的的逻逻逻逻辑辑辑辑设设设设备备备备指指指指派派派派一一一一个个个个具具具具体体体体的的的的物物

23、物物理理理理设设设设备备备备。（由（由（由（由OSOSOSOS实现实现实现实现从逻辑设备到物理从逻辑设备到物理从逻辑设备到物理从逻辑设备到物理设备的转换）设备的转换）设备的转换）设备的转换）这这这这样样样样既既既既可可可可以以以以按按按按照照照照用用用用户户户户的的的的要要要要求求求求控控控控制制制制I/OI/OI/OI/O设设设设备备备备工工工工作作作作，完完完完成成成成用用用用户户户户所所所所希希希希望望望望的的的的I/OI/OI/OI/O操作，又可以减轻用户编制程序的负担。操作，又可以减轻用户编制程序的负担。操作，又可以减轻用户编制程序的负担。操作，又可以减轻用户编制程序的负担。设备管理

24、的目标设备管理的目标用户程序使用的设备的逻辑名设备独立性物理设备名物理设备名用户给出的可变的不变的标准名称设备地址物理设备名逻辑名逻辑名与物理设备名分开华中科技大学2001判断题1.设备独立性是指设备由用户独占使用。答案：错2 2并行性并行性 为为为为了了了了提提提提高高高高外外外外部部部部设设设设备备备备的的的的利利利利用用用用率率率率要要要要使使使使外外外外部部部部设设设设备备备备与与与与CPUCPUCPUCPU之之之之间间间间，各各各各种外部设备之间充分地并行。种外部设备之间充分地并行。种外部设备之间充分地并行。种外部设备之间充分地并行。3 3对共享设备和独占设备的处理对共享设备和独占设

25、备的处理 对对对对共共共共享享享享设设设设备备备备，比比比比如如如如磁磁磁磁盘盘盘盘，多多多多个个个个用用用用户户户户同同同同时时时时在在在在同同同同一一一一磁磁磁磁盘盘盘盘上上上上使使使使用用用用不不不不同同同同文文文文件件件件或或或或相相相相同同同同文文文文件件件件不不不不会会会会引引引引起起起起什什什什么么么么问问问问题题题题；而而而而对对对对独独独独占占占占设设设设备备备备，比比比比如如如如打打打打印印印印机机机机，如如如如果果果果使使使使用用用用不不不不正正正正确确确确，就就就就可可可可能能能能导导导导致致致致各各各各种种种种各各各各样样样样的的的的问问问问题题题题，例例例例如死锁问

26、题。如死锁问题。如死锁问题。如死锁问题。设备管理的目标设备管理的目标7.2 7.2 缓冲技术缓冲技术1.1.单缓冲和双缓冲单缓冲和双缓冲单缓冲和双缓冲单缓冲和双缓冲2.2.环形缓冲环形缓冲环形缓冲环形缓冲3.3.缓冲池缓冲池缓冲池缓冲池缓冲技术的引入缓冲技术的引入缓冲技术的引入缓冲技术的引入 CPUCPUCPUCPU与与与与各各各各种种种种外外外外部部部部设设设设备备备备在在在在速速速速度度度度上上上上的的的的差差差差异异异异很很很很大大大大，设设设设备备备备与与与与设设设设备备备备之之之之间间间间的速度的差异也很大。的速度的差异也很大。的速度的差异也很大。的速度的差异也很大。系系系系统统统统

27、有有有有时时时时会会会会产产产产生生生生大大大大量量量量的的的的数数数数据据据据需需需需要要要要I/OI/OI/OI/O，有有有有时时时时又又又又会会会会很很很很长长长长时时时时间间间间没没没没有有有有I/OI/OI/OI/O。造成。造成。造成。造成I/OI/OI/OI/O负荷的不均匀。负荷的不均匀。负荷的不均匀。负荷的不均匀。要解决这两个方面的问题就要引入缓冲的概念。要解决这两个方面的问题就要引入缓冲的概念。要解决这两个方面的问题就要引入缓冲的概念。要解决这两个方面的问题就要引入缓冲的概念。什么是缓冲？什么是缓冲？什么是缓冲？什么是缓冲？两个设备传输速度不匹配时，实现平滑传输过程的手段。两个

28、设备传输速度不匹配时，实现平滑传输过程的手段。两个设备传输速度不匹配时，实现平滑传输过程的手段。两个设备传输速度不匹配时，实现平滑传输过程的手段。缓缓缓缓冲冲冲冲技技技技术术术术是是是是用用用用来来来来匹匹匹匹配配配配CPUCPUCPUCPU与与与与设设设设备备备备之之之之间间间间速速速速度度度度差差差差异异异异和和和和负负负负荷荷荷荷的不均匀。的不均匀。的不均匀。的不均匀。缓冲区缓冲区缓冲区缓冲区：有一定容量、暂存信息的存储装置。：有一定容量、暂存信息的存储装置。：有一定容量、暂存信息的存储装置。：有一定容量、暂存信息的存储装置。缓冲的实现方法有两种：缓冲的实现方法有两种：缓冲的实现方法有两

29、种：缓冲的实现方法有两种：硬缓冲：硬缓冲：硬缓冲：硬缓冲：在设备中设置缓冲区，由硬件实现在设备中设置缓冲区，由硬件实现在设备中设置缓冲区，由硬件实现在设备中设置缓冲区，由硬件实现 软缓冲：软缓冲：软缓冲：软缓冲：在内存中开辟一个空间，用作缓冲区在内存中开辟一个空间，用作缓冲区在内存中开辟一个空间，用作缓冲区在内存中开辟一个空间，用作缓冲区缓冲区的设置缓冲区的设置缓冲区的设置缓冲区的设置单缓冲单缓冲单缓冲单缓冲l l单单单单缓缓缓缓冲冲冲冲是是是是在在在在CPUCPUCPUCPU与与与与I/OI/OI/OI/O设设设设备备备备之之之之间间间间只只只只设设设设立立立立一一一一个个个个缓缓缓缓冲冲冲

30、冲区区区区，输输输输入入入入与与与与输输输输出出出出操操操操作作作作全全全全部部部部经该缓冲区来完成。经该缓冲区来完成。经该缓冲区来完成。经该缓冲区来完成。l l当当当当输输输输入入入入设设设设备备备备占占占占用用用用缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区时时时时，输输输输出出出出设设设设备备备备必必必必须须须须处处处处于于于于等等等等待待待待状状状状态态态态；而而而而当当当当输输输输出出出出设设设设备备备备正正正正在在在在缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区将将将将数数数数据据据据取取取取走走走走时时时时，输输输输入入入入设设设设备备备备也也也也必必必必须须须须等等等等待待待待，其其其其工工工工作作作作方方方方式式式

31、式是是是是串串串串行行行行完完完完成成成成的的的的。此此此此时时时时，缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区成成成成了了了了可可可可共共共共享享享享的的的的临临临临界界界界资资资资源源源源，但但但但必必必必须须须须互互互互斥斥斥斥占占占占用用用用，不不不不可可可可能能能能实实实实现现现现并行工作，系统效率低。并行工作，系统效率低。并行工作，系统效率低。并行工作，系统效率低。1 1、单缓冲和双缓冲、单缓冲和双缓冲l l由由由由于于于于单单单单缓缓缓缓冲冲冲冲不不不不能能能能实实实实现现现现并并并并行行行行处处处处理理理理，为为为为避避避避免免免免单单单单缓缓缓缓冲冲冲冲造造造造成成成成的的的的设设设设备备备备

32、利利利利用用用用率率率率不不不不高高高高的的的的状状状状况况况况，可可可可引引引引入入入入双双双双缓缓缓缓冲冲冲冲技技技技术术术术，为为为为输输输输入入入入、输输输输出出出出分分分分配配配配两两两两个个个个缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区，并并并并让让让让两两两两个个个个缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区交交交交替工作替工作替工作替工作，就可以形成，就可以形成，就可以形成，就可以形成并行操作并行操作并行操作并行操作的方式。的方式。的方式。的方式。l l例例例例如如如如，在在在在设设设设备备备备输输输输入入入入时时时时，输输输输入入入入设设设设备备备备先先先先将将将将第第第第一一一一个个个个缓缓缓缓冲冲冲冲区区区

33、区buf1buf1buf1buf1装装装装满满满满数数数数据据据据，在在在在输输输输入入入入设设设设备备备备装装装装填填填填第第第第二二二二个个个个缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区buf2buf2buf2buf2的的的的同同同同时时时时，CPUCPUCPUCPU可可可可从从从从buf1buf1buf1buf1中中中中取取取取出出出出数数数数据据据据供供供供用用用用户户户户进进进进程程程程处处处处理理理理；当当当当buf1buf1buf1buf1中中中中的的的的数数数数据据据据处处处处理理理理完完完完后后后后，若若若若buf2buf2buf2buf2已已已已填填填填满满满满，则则则则CPUCPUCPUC

34、PU又又又又可可可可从从从从buf2buf2buf2buf2中中中中取取取取出出出出数数数数据据据据进进进进行行行行处处处处理理理理，而而而而输输输输入入入入设设设设备备备备又又又又可可可可装装装装填填填填buf1buf1buf1buf1。由由由由于于于于缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区交交交交替替替替被被被被占占占占用用用用，可可可可以以以以使使使使CPUCPUCPUCPU与与与与外外外外设设设设间的并行度得到提高。间的并行度得到提高。间的并行度得到提高。间的并行度得到提高。1 1、单缓冲和双缓冲、单缓冲和双缓冲 例例例例如如如如：有有有有一一一一批批批批卡卡卡卡片片片片要要要要从从从从读读读读卡卡

35、卡卡机机机机上上上上读读读读入入入入，然然然然后后后后再再再再从从从从打打打打印印印印机机机机上上上上输输输输出出出出。系系系系统统统统设设设设置置置置了了了了两两两两个个个个缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区buf1buf1buf1buf1和和和和buf2buf2buf2buf2，它它它它们们们们用用用用于于于于从从从从读读读读卡卡卡卡机机机机上上上上接接接接受受受受数数数数据，在适当的时候交给打印机输出。据，在适当的时候交给打印机输出。据，在适当的时候交给打印机输出。据，在适当的时候交给打印机输出。1 1、单缓冲和双缓冲、单缓冲和双缓冲 双双双双缓缓缓缓冲冲冲冲虽虽虽虽然然然然提提提提高高高高了了了

36、了IOIOIOIO操操操操作作作作的的的的效效效效率率率率，但但但但不不不不能能能能彻彻彻彻底底底底解解解解决决决决在在在在实实实实际际际际系系系系统中的并行操作。统中的并行操作。统中的并行操作。统中的并行操作。由由由由于于于于计计计计算算算算机机机机中中中中配配配配备备备备有有有有多多多多种种种种外外外外围围围围设设设设备备备备，CPUCPUCPUCPU与与与与外外外外设设设设的的的的速速速速度度度度匹匹匹匹配配配配全全全全部部部部由由由由双双双双缓缓缓缓冲冲冲冲来来来来承承承承担担担担是是是是不不不不能能能能胜胜胜胜任任任任的的的的，为为为为此此此此，必必必必须须须须使使使使用用用用多多多

37、多缓缓缓缓冲冲冲冲或或或或是是是是缓缓缓缓冲池技术来解决并行操作问题。冲池技术来解决并行操作问题。冲池技术来解决并行操作问题。冲池技术来解决并行操作问题。1 1、单缓冲和双缓冲、单缓冲和双缓冲 多多多多个个个个大大大大小小小小相相相相等等等等的的的的缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区按按按按顺顺顺顺序序序序构构构构成成成成环环环环形形形形（链链链链接接接接），按按按按照照照照先先先先进进进进先先先先出出出出队队队队列列列列的的的的形形形形式式式式，设置头、尾指针都指向第一个缓冲区。设置头、尾指针都指向第一个缓冲区。设置头、尾指针都指向第一个缓冲区。设置头、尾指针都指向第一个缓冲区。还还还还要要要要设设设

38、设置置置置两两两两个个个个指指指指针针针针：inininin和和和和outoutoutout。inininin指指指指针针针针指指指指向向向向可可可可以以以以输输输输入入入入数数数数据据据据的的的的第第第第一一一一个个个个空空空空缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区，outoutoutout指指指指针针针针指指指指向向向向可可可可以以以以提提提提取取取取数数数数据据据据的的的的第第第第一一一一个个个个满满满满缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区。系系系系统统统统初初初初始始始始化化化化时时时时，指指指指针针针针被被被被初初初初始始始始化化化化为为为为start=in=outstart=in=outstart=in=o

39、utstart=in=out。2 2、环形缓冲、环形缓冲多缓冲多缓冲多缓冲多缓冲除除除除系系系系统统统统初初初初始始始始化化化化时时时时之之之之外外外外，其其其其它它它它任任任任何何何何时时时时候候候候inininin outoutoutout，缓缓缓缓 冲冲冲冲 区区区区的的的的读读读读写写写写不不不不能能能能同同同同时时时时进进进进行。行。行。行。2 2、环形缓冲、环形缓冲输输入入时时，首首先先判判断断inin是是否否与与outout相相等等，若若相相等等，则则要要等等待待（表表示示系系统统中中的的所所有有缓缓冲冲区区都都装装满满了了数数据据，没没有有空空的的缓缓冲冲区区可可用用）。否否则

40、则，将将信信息息送送入入inin指指向向的的缓缓冲冲区区，填填满满后后，将将缓缓冲冲区区中中的的指指向向下下一一个个缓缓冲冲区区的的指指针针nextnext置置inin，如此类推。，如此类推。输输出出时时，首首先先判判断断out=inout=in，若若相相等等，则则等等待待（意意味味着着系系统统中中没没有有数数据据可可取取）。否否则则，取取出出缓缓冲冲区区中中的的信信息息，将将缓冲区中的缓冲区中的nextnext置置outout。缓缓缓缓冲冲冲冲池池池池则则则则是是是是将将将将多多多多个个个个大大大大小小小小相相相相等等等等的的的的缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区（内内内内存存存存中中中中一一一一组组

41、组组缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区）连连连连接接接接成成成成一一一一个个个个完完完完整整整整的的的的区区区区域域域域，形形形形成成成成一一一一个个个个缓缓缓缓冲冲冲冲池池池池，其其其其中中中中每每每每个个个个缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区既既既既可可可可以以以以作作作作为为为为输输输输入入入入又又又又可可可可以以以以作作作作为为为为输输输输出出出出用用用用。这这这这个个个个池池池池中中中中的的的的缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区为为为为系系系系统统统统中中中中所有的进程共享使用。所有的进程共享使用。所有的进程共享使用。所有的进程共享使用。缓缓缓缓冲冲冲冲池池池池和和和和环环环环形形形形缓缓缓缓冲冲冲冲都都都都是是

42、是是临临临临界界界界资资资资源源源源，由由由由系系系系统统统统进进进进行行行行统统统统一一一一分分分分配配配配和和和和管管管管理，必须被互斥使用。理，必须被互斥使用。理，必须被互斥使用。理，必须被互斥使用。3 3、缓冲池、缓冲池n n系统把各缓冲区按其使用状况分成以下几种队列：系统把各缓冲区按其使用状况分成以下几种队列：系统把各缓冲区按其使用状况分成以下几种队列：系统把各缓冲区按其使用状况分成以下几种队列：（1 1 1 1）空缓冲队列（后备队列）空缓冲队列（后备队列）空缓冲队列（后备队列）空缓冲队列（后备队列）（2 2 2 2）装满输入数据的输入缓冲队列）装满输入数据的输入缓冲队列）装满输入数

43、据的输入缓冲队列）装满输入数据的输入缓冲队列inininin（输入文件队列）（输入文件队列）（输入文件队列）（输入文件队列）（3 3 3 3）装满输出数据的输出缓冲队列）装满输出数据的输出缓冲队列）装满输出数据的输出缓冲队列）装满输出数据的输出缓冲队列outoutoutout（输出文件队列）（输出文件队列）（输出文件队列）（输出文件队列）（4 4 4 4）等待或正在由输入设备装入信息的缓冲队列（装入队列）等待或正在由输入设备装入信息的缓冲队列（装入队列）等待或正在由输入设备装入信息的缓冲队列（装入队列）等待或正在由输入设备装入信息的缓冲队列（装入队列）（5 5 5 5）等待或正在由输出设备出空

44、信息的缓冲队列（出空队列）等待或正在由输出设备出空信息的缓冲队列（出空队列）等待或正在由输出设备出空信息的缓冲队列（出空队列）等待或正在由输出设备出空信息的缓冲队列（出空队列）3 3、缓冲池、缓冲池-结构结构结构结构n n缓冲池的工作原理如下：缓冲池的工作原理如下：缓冲池的工作原理如下：缓冲池的工作原理如下：当当当当计计计计算算算算进进进进程程程程需需需需要要要要输输输输入入入入数数数数据据据据时时时时，总总总总是是是是从从从从输输输输入入入入文文文文件件件件队队队队列列列列队队队队首首首首的的的的缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区中中中中提提提提取取取取数数数数据据据据进进进进行行行行处处处处理理理理

45、，完完完完成成成成之之之之后后后后，缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区管管管管理理理理程程程程序序序序把把把把该该该该缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区从从从从输输输输入入入入文文文文件件件件队队队队列列列列摘摘摘摘下下下下，挂挂挂挂在在在在后备队列的队尾后备队列的队尾后备队列的队尾后备队列的队尾；当当当当计计计计算算算算进进进进程程程程需需需需要要要要输输输输出出出出数数数数据据据据时时时时，总总总总是是是是将将将将数数数数据据据据装装装装入入入入输输输输出出出出文文文文件件件件队队队队列列列列队队队队首首首首的的的的缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区中中中中，装装装装满满满满后后后后，缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区管管管管理

46、理理理程程程程序序序序把把把把该该该该缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区从从从从输输输输出出出出文文文文件件件件队队队队列列列列摘摘摘摘下下下下，挂挂挂挂在在在在出出出出空空空空队队队队列列列列的的的的队尾队尾队尾队尾；3 3、缓冲池、缓冲池-原理原理原理原理n n缓冲池的工作原理如下：缓冲池的工作原理如下：缓冲池的工作原理如下：缓冲池的工作原理如下：输输输输入入入入设设设设备备备备总总总总是是是是将将将将输输输输入入入入信信信信息息息息放放放放入入入入装装装装入入入入队队队队列列列列队队队队首首首首的的的的缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区中中中中，当当当当输输输输入入入入完完完完成成成成时时时时会会会会产产产

47、产生生生生中中中中断断断断，以以以以调调调调用用用用缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区管管管管理理理理程程程程序序序序，将将将将已已已已装装装装满满满满信信信信息息息息的的的的缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区从从从从装装装装入入入入队队队队列列列列摘摘摘摘下下下下，挂在挂在挂在挂在输入文件队列的队尾输入文件队列的队尾输入文件队列的队尾输入文件队列的队尾；输输输输出出出出设设设设备备备备总总总总是是是是从从从从出出出出空空空空队队队队列列列列队队队队首首首首的的的的缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区中中中中提提提提取取取取信信信信息息息息，完完完完成成成成之之之之后后后后，产产产产生生生生中中中中断断断断信信信信号号号号，

48、缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区管管管管理理理理程程程程序序序序将将将将已已已已出出出出空空空空信信信信息息息息的的的的缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区从从从从出出出出空空空空队队队队列列列列摘摘摘摘下下下下，挂挂挂挂在在在在后后后后备备备备队队队队列列列列的队尾的队尾的队尾的队尾。3 3、缓冲池、缓冲池-原理原理原理原理哈尔滨工业大学2001缓冲技术主要包括哪几种方式？单缓冲双缓冲多缓冲（环形缓冲和缓冲池）通常将外设和内存之间数据传送的控制方式分为通常将外设和内存之间数据传送的控制方式分为通常将外设和内存之间数据传送的控制方式分为通常将外设和内存之间数据传送的控制方式分为4 4 4 4类：类：类：类：（1

49、1 1 1）程序直接控制方式）程序直接控制方式）程序直接控制方式）程序直接控制方式（2 2 2 2）中断控制方式）中断控制方式）中断控制方式）中断控制方式（3 3 3 3）直接存储器存取（）直接存储器存取（）直接存储器存取（）直接存储器存取（DMADMADMADMA）方式）方式）方式）方式 （4 4 4 4）通道控制方式）通道控制方式）通道控制方式）通道控制方式7.4.2 I/O7.4.2 I/O控制方式控制方式 程程程程序序序序直直直直接接接接控控控控制制制制方方方方式式式式就就就就是是是是由由由由用用用用户户户户进进进进程程程程来来来来直直直直接接接接控控控控制制制制内内内内存存存存和和和

50、和外外外外围围围围设设设设备之间的信息传送。这种方式的控制者是备之间的信息传送。这种方式的控制者是备之间的信息传送。这种方式的控制者是备之间的信息传送。这种方式的控制者是用户进程用户进程用户进程用户进程。当当当当用用用用户户户户进进进进程程程程需需需需要要要要输输输输入入入入数数数数据据据据时时时时，由由由由CPUCPUCPUCPU向向向向设设设设备备备备控控控控制制制制器器器器发发发发出出出出一一一一条条条条I/OI/OI/OI/O指指指指令令令令启启启启动动动动相相相相应应应应的的的的设设设设备备备备进进进进行行行行输输输输入入入入，在在在在设设设设备备备备输输输输入入入入数数数数据据据据