Лекция 9 I/O Управление и Disk Scheduling

1. Лекция 9I/O Управление и Disk Scheduling

2. Roadmap • I/O Devices • Organization of the I/O Function • Operating System Design Issues • I/O Buffering • Disk Scheduling • Raid • Disk Cache • UNIX SVR4 I/O • LINUX I/O • Windows I/O

3. I/O Devices Управлението на I/O е сложна задача на ОС. Необходимо е да е: • Разбираемо за потребителите • РАзбираемо за механизмите (х/с) • Комуникациите и преноса на информация

4. Устройства с които комуникирапотребителя • Video display • Клавиатура • Мишка • Принтери • Скенери • Камери • Плотери

5. I/O свързани не пряко с потребителя • Свързани са с комуникацията с електрониката • Дискови драйвери • USB драйвер • Сензори • Контролери

6. Комуникация • Използвате се за връзка с отдалечени устройства • Модеми • Драйвери свързани с комуникациите

7. Разлики м/уI/O устройства • Различват се в различни области • Скорост на обмен на данни и информация • Приложения • Сложност на управлението и контрола • Единици за трансфер/обмен • Представяне на данните • Условия за грешки

8. Скорост на обмен на данни

9. Необходими Приложения • Софтуер за управление на файлове ако са съхранявани на дадено устройство • Диск използван за съхранение на виртуални страници памет се нуждае от специален хардуер и софтуер, за да го поддържат • Терминал използван от системен администратор може да има по-висок приоритет

10. Слойност на контрола Принтерът изисква сравнително прост интерфейс за контрол . Управлението на диска е с по-висока сложност. Сложността на контрола на устройството е в пряка зависимост от неговата сложност.

11. Единици на обмен Данните се обменят чрез : Потоци от битове и символи По-големи блокове памет

12. Представяне на данните Различните системи предоставят различни системи за енкодинг на данните, както се поддържат и различни конвенции

13. Условия на грешка Разглеждаме следните аспекти : Начина по който се докладват самите грешки Последствията от тях Набор от мерки за реакция при грешки

14. Roadmap • I/O Devices • Organization of the I/O Function • Operating System Design Issues • I/O Buffering • Disk Scheduling • Raid • Disk Cache • UNIX SVR4 I/O • LINUX I/O • Windows I/O

15. Техники зa представяне на I/O Програмирани I/O Прекъсване – Продължение I/O Директен достъп до паметта (DMA)

16. Еволюция наI/O функции • Процесорът пряко контролира периферно устройство • Добавят се контролери и I/O модули • Процесор използва програмиран I / O, без да прекъсва • Процесора не е необходимо да управлява директно периферията (детайлите на външните устройства)

17. еволюция…… • Контролери и I/O модули с прекъсвания • Подобрява се бързодействието • Директен достъп до паметта • Блок от данни се прехвърлят в паметта, без намесата на процесора • Процесорът се намесва в началото и в края само при работа с I/O

18. еволюция…… • I/O модул се отделя от процесора • I/O processor • I/O модул има собствена локална памет • Контрол на комуникациите чрез интерактивни терминали

19. Директен достъп до паметта DMA модула трансферира данните към и от паметта Когато бъде завършен трансфера DMA модул изпраща сигнал за прекъсване на процесора

20. DMA конфигурация: Single Bus • DMA може да се конфигурира по няколко начина • Всички модули си поделят обща системна шина (Single system bus)

21. DMA Configurations: Integrated DMA & I/O • Direct Path between DMA and I/O modules • This substantially cuts the required bus cycles

22. DMA конфигурация: I/O Bus • Намалява броя на I/O интерфейси в DMA модула

23. Roadmap • I/O Devices • Organization of the I/O Function • Operating System Design Issues • I/O Buffering • Disk Scheduling • Raid • Disk Cache • UNIX SVR4 I/O • LINUX I/O • Windows I/O

24. Цели: ефективност Устройствата са доста по-бавни от основната памет Многозадачността позволява да се изчакват процесите и да се изпълняват едни докато други извършват I/O операции I/O не могат да поддържат скоростта на процесора Размяната на процеси ускорява

25. Йерархичен дизайн ОС е организирана на слоеве Всеки слой се позовава на следващия по-ниска слой,който изпълнява по-примитивните функции Предоставя услуга на по-горен слой. Промени на един слой не трябва да налагат промени в друг

26. Локално периферно устройство • Logical I/O: • Устройството като логически ресурс • Device I/O: • Преобразува операциите в поредица от I/O инструкции - Планиране и контрол • Реализира се действителния контрол на операциите

27. Комуникационен порт • ПОдобен на предишния,но логическия слой е заменен с комуникационен • Съдържа няколко слоя. • Пример TCP/IP,

28. Файлова система • Управление на директории • В зависимост от потребителските операции • Файлова система • Логическа структура и операции • Физическа организация • Конвертира логическите имена във физически адрес

29. Roadmap • I/O Devices • Organization of the I/O Function • Operating System Design Issues • I/O Buffering • Disk Scheduling • Raid • Disk Cache • UNIX SVR4 I/O • LINUX I/O • Windows I/O

30. I/O Буфериране • Процесите трябва да изчакват I/O операции • За да се избегне мъртва хватка, някои страници трябва да останат в основната памет по време на I / O

31. Блоково буфериране Информацията се съхранява във фиксиран размер блокове Използва се за дискове и USB интерфейс

32. Буфериране на потоци Обменната информация е потоци данни Използва се за терминали, принтери, комуникационни портове, мишки и други устройства,както и повечето други устройства, които не са за вторично съхранение

33. Без буфер ОС директно достъпва устройството от което се нуждае

34. Единичен Буфер Операционна система възлага на буфер в основната памет за I / операция

35. Блоков единичен буфер Блокът се премества в потребителското пространство, когато е необходимо Следващият блок се премества в буфера най -често разумно предположение тъй като данните са обикновено с последователен достъп

36. Двоен Буфер Използват се 2 системни буфера вместо един Един процес може да трансферира данни към или от един буфер, докато операционната система или изпразва запълва други буфер

37. Кръгов буфер Използват се повече от 2 буфера Всеки отделен буфер е една единица в кръговия буфер Използва се когато при фходно изходна операция е необходимо да се запази процеса

38. Roadmap • I/O Devices • Organization of the I/O Function • Operating System Design Issues • I/O Buffering • Disk Scheduling • Raid • Disk Cache • UNIX SVR4 I/O • LINUX I/O • Windows I/O

39. Параметри на производителност на диск • Параметрите зависят от много неща • Диаграма на трансфер на данни при I/O

40. Позициониране на главата при R/W Когато се извършва операция на дискатой се върти с постоянна скорост.

41. Параметри при дискове • Времето за достъп е сума от: • Seek time: Времето за позициониране на главата на диска • Забавяне при въртене • Transfer Time : време необходимо за прехвърляне на данни

42. First-in, first-out (FIFO) Последователни процеси Random scheduling

43. Last-in, first-out Добре е за системи за обработка на транзакции Устройството се дава на най-новия потребител,

44. Shortest Service Time First Избирасе заявка, която изисква най-малкото движение на главата на диск от сегашната си позиция Избира се мин. Време за търсене

45. SCAN Главата се движи само в една посока докато не удовлетвори всички заявки и после се връща обратно

46. C-SCAN Ограничава сканирането в 1 посока След като е посетена последната писта от заявката, главата се връща в началото.

47. Performance Compared Comparison of Disk Scheduling Algorithms

48. Disk Scheduling Algorithms

49. Roadmap • I/O Devices • Organization of the I/O Function • Operating System Design Issues • I/O Buffering • Disk Scheduling • Raid • Disk Cache • UNIX SVR4 I/O • LINUX I/O • Windows I/O

50. Множество дискове Води до увеличаване на производителността Информацията може да бъде възстановена