【复习笔记】操作系统之磁盘管理与IO设备

一、磁盘、磁道、扇区

二、磁盘的物理地址

三、磁盘调度算法

1. 读写磁盘所需时间

2. 先来先服务算法（FCFS）

3. 最短寻找时间优先（Shortest Search Time First）

主要思想： 选择眼前最近的，结果未必最优，同贪心算法

4. 电梯算法（SCAN）

主要思想： 像电梯一样，只有到达磁盘边界才回头

5. LOOK算法

主要思想： 在SCAN算法基础上改进，不是到达磁盘边界才回头，到达请求访问的磁盘边界就回头（外部仍有磁盘，但无需访问）

6. C-SCAN算法

5. C-LOOK算法

主要思想： 在C-SCAN算法基础上改进。
唯一区别： 不是到达磁盘边界才回头，到达请求访问的磁盘边界就回头（外部仍有磁盘，但无需访问）。

四、磁盘地址结构的设计

思考:

磁盘的物理地址是 （柱面号，盘面号，扇区号），而不是 （盘面号，柱面号，扇区号）

读完低位地址（扇区号）数据后，需要根据高位地址调整，接着读取数据。

此时若采用 （盘面号，柱面号，扇区号） 的地址，那么需要改变柱面号，即需要物理的移动磁头，花费时间较多。
反之，如果采用 （柱面号，盘面号，扇区号） 编址，我们需要改变盘面号，激活另一个磁头即可，消耗时间较少。

五、IO设备

1. 按使用特性分类

2. 按传输速率分类

3. 按信息交换的单位分类

六、IO控制器

1. IO控制器的功能

2. IO控制器的组成

3. 两种寄存器的编址方式

七、IO控制方式

1. 程序直接控制方式

流程：

主要特点：

2. 中断驱动方式

由于中断方式每次只传送一个字，传送一个字就中断一次，而 频繁处理中断降低系统效率 ，因此提出DMA方式每次传送一个块。

3. DMA方式（Direct Memory Access）

主要特点：

4. 通道控制方式

执行流程：

主要特点：

四种传送方式的对比

八、假脱机技术

脱机技术可缓解 慢速纸带机 和 快速CPU 之间的速度差异

SPOOLing系统的组成：

SPOOLing技术将独占设备改造成共享设备

原理比较简单，就是先将打印数据存放在输出井，然后将请求挂到队列上，挨个处理即可。

九、设备的分配与回收

1. 静态分配和动态分配

• 静态分配：进程运行前就为其分配所有需要的资源，运行结束后全部归还
• 动态分配：进程运行过程中动态申请设备资源

2. 设备、控制器、通道之间的关系

3. 设备分配管理中的数据结构

设备控制表（DCT）

控制器控制表（COCT）

通道控制表（CHCT）

系统设备表（SDT）

4. 设备分配的流程

十、缓冲区管理

1. 缓冲区的作用

2. 单缓冲

3. 双缓冲

结论： 采用双缓冲策略，处理一个数据块平均耗时$max(T, C+M)$

4. 循环缓冲区

5. 缓冲池

1. 空缓冲队列队头的数据块------>hin------->输入队列队尾
2. 输入队列队头的数据块------->sin------->空缓冲队列队尾
3. 空缓冲队列队头的数据块----->hout----->输出队列队尾
4. 输出队列队头的数据块----->sout------>空缓冲队列队尾