- •Глава 11
- •Глава 12. Управление файлами
- •Глава 11 Управление вводом-выводом и дисковое планирование
- •11.1. Устройства ввода-вывода
- •11.2. Организация функций
- •11.3. Вопросы проектирования операционных систем
- •11.4 Буферизация операций ввода-вывода
- •11.5. Дисковое планирование
- •Выбор в соответствии с источником запроса
- •Выбор в соответствии с содержимым запроса
- •11.6. Raid
- •Буфер кэша
- •Очередь символов
- •Небуферизированный ввод-вывод
- •11.9. Ввод-вывод в windows 2000
- •Асинхронный и синхронный ввод-вывод
- •11.10. Резюме, ключевые термины и контрольные вопросы
- •Ключевые термины
- •Рекумендуемая литература
- •11.12. Задачи
- •Приложение. Дисковые устройства Магнитный диск
- •Оптическая память
11.10. Резюме, ключевые термины и контрольные вопросы
По отношению к внешнему окружению интерфейс компьютерной системы представляет собой архитектуру ввода-вывода. Эта архитектура разработана для обеспечения систематических средств контролируемого взаимодействия с окружающим миром и снабжает операционную систему информацией, необходимой ей для эффективного управления вводом-выводом.
Ввод-вывод, вообще говоря, разделяется на уровни, причем нижние уровни имеют дело с деталями физического функционирования устройств, а верхние — работают с вводом-выводом на логическом уровне. В результате изменения параметров аппаратных средств не влияют на большинство программ, использующих ввод-вывод.
Ключевым аспектом ввода-вывода является использование буферов, управляемых утилитами ввода-вывода, а не прикладными процессами. Буферизация сглаживает различия между внутренними скоростями компьютерной системы и скоростями устройств ввода-вывода. Использование буферов, кроме того, отделяет реальную передачу данных от адресного пространства прикладного процесса, что придает операционной системе большую гибкость при управлении памятью.
Наибольшее влияние на общую производительность системы оказывает дисковый ввод-вывод. Соответственно, в этой области сосредоточены гораздо большие исследовательские усилия, чем в какой-либо другой, связанной с вводом-выводом. Два основных подхода, направленных на повышение производительности дискового ввода-вывода, — это дисковое планирование и кэширование.
В любой момент времени может существовать очередь запросов ввода-вывода к одному и тому же диску. Целью дискового планирования является удовлетворение всех запросов таким образом, чтобы минимизировать время механического поиска дорожек на диске и тем самым повысить производительность диска. Здесь учитываются физическое размещение целей отложенных запросов и принцип локализации.
Дисковый кэш представляет собой буфер, обычно содержащийся в основной памяти и функционирующий как кэш блоков диска между дисковой памятью и остальной частью основной памяти. В соответствии с принципом локализации использование дискового кэша существенно уменьшает количество блоков, передаваемых от диска в основную память.
Ключевые термины
CD-R Гибкий диск Несменяемый диск
CD-ROM Головка чтения/записи Полоса
CD-RW Диск с неподвижными Поточно-ориентированное
DVD головками устройство
RAID Диск с подвижными Программируемый
Блок головками ввод-вывод
Блочно-
Ориентированное Дисковый кэш Процессор ввода-вывода
устройство Дорожка Прямой доступ к памяти
Буфер ввода-вывода Жесткий диск Сектор
Ввод-вывод Задержка из-за вращения Сменный диск
Ввод-вывод,
управляемый Канал ввода-вывода Устройство ввода-вывода
прерываниями Логический ввод-вывод Циклический буфер
Время доступа к
Диску Магнитный диск Цилиндр
Время поиска Магнитооптический диск
Контрольные вопросы
Перечислите и кратко охарактеризуйте три способа выполнения ввода- вывода.
В чем состоит различие между логическим вводом-выводом и устройством ввода-вывода?
В чем состоит различие между блочно-ориентированными устройствами и поточно-ориентированными устройствами? Приведите несколько примеров каждого из них.
Почему при использовании двойного буфера ожидается большая производительность, чем при одинарном буфере ввода-вывода?
Какие элементы задержки сопутствуют процедурам дискового считывания или записи?
Вкратце опишите стратегии дискового планирования, приведенные на рис. 11.8.
Вкратце опишите семь уровней RAID.
Какой типичный размер сектора диска?