操作系统精髓与设计原理-第11章 io管理和磁盘调度

操作系统精髓与设计原理-第11章 io管理和磁盘调度

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1、第十一章I/O管理和磁盘调度复习题11.1列出并简单定义执行I/O的三种技术。·可编程I/O:处理器代表进程给I/O模块发送给一个I/O命令,该进程进入忙等待,等待操作的完成,然后才可以继续执行。·中断驱动I/O:处理器代表进程向I/O模块发送一个I/O命令,然后继续执行后续指令,当I/O模块完成工作后,处理器被该模块中断。如果该进程不需要等待I/O完成,则后续指令可以仍是该进程中的指令,否则,该进程在这个中断上被挂起,处理器执行其他工作。·直接存储器访问(DMA):一个DMA模块控制主存和I/O模块之间的数据交换。为传送一块数据,处理器给DMA模块发送请求,只有当整个数据

2、块传送完成后,处理器才被中断。11.2逻辑I/O和设备I/O有什么区别?·逻辑I/O:逻辑I/O模块把设备当作一个逻辑资源来处理,它并不关心实际控制设备的细节。逻辑I/O模块代表用户进程管理的一般I/O功能,允许它们根据设备标识符以及诸如打开、关闭、读、写之类的简单命令与设备打交道。·设备I/O:请求的操作和数据(缓冲的数据、记录等)被转换成适当的I/O指令序列、通道命令和控制器命令。可以使用缓冲技术,以提高使用率。11.3面向块的设备和面向流的设备有什么区别?请举例说明。面向块的设备将信息保存在块中,块的大小通常是固定的,传输过程中一次传送一块。通常可以通过块号访问数据。

3、磁盘和磁带都是面向块的设备。面向流的设备以字节流的方式输入输出数据,其末使用块结构。终端、打印机通信端口、鼠标和其他指示设备以及大多数非辅存的其他设备,都属于面向流的设备。11.4为什么希望用双缓冲区而不是单缓冲区来提高I/O的性能?双缓冲允许两个操作并行处理,而不是依次处理。典型的,在一个进程往一个缓冲区中传送数据(从这个缓冲区中取数据)的同时,操作系统正在清空(或者填充)另一个缓冲区。11.5在磁盘读或写时有哪些延迟因素?寻道时间,旋转延迟,传送时间11.6简单定义图11.7中描述的磁盘调度策略。FIFO:按照先来先服务的顺序处理队列中的项目。SSTF:选择使磁头臂从当

4、前位置开始移动最少的磁盘I/O请求。SCAN:磁头臂仅仅沿一个方向移动,并在途中满足所有未完成的请求,直到它到达这个方向上最后一个磁道,或者在这个方向上没有其他请求为止。接着反转服务方向,沿相反方向扫描,同样按顺序完成所有请求。C-SCAN:类似于SCAN,11.7简单定义图7层RAID。0:非冗余1:被镜像;每个磁盘都有一个包含相同数据的镜像磁盘。2:通过汉明码实现冗余;对每个数据磁盘中的相应都计算一个错误校正码,并且这个码位保存在多个奇偶校验磁盘中相应的文件。3:交错位奇偶校验;类似于第二层,不同之处在于RAID3为所有数据磁盘中同一位置的位的集合计算一个简单的奇偶校验

5、位,而不是错误校正码。4:交错块分布奇偶校验;对每个数据磁盘中相应的条带计算一个逐位奇偶。5:交错块分布奇偶校验;类似于第四层,但把奇偶校验条带分布在所有磁盘中。6:交错块双重分布奇偶校验;两种不同的奇偶校验计算保存在不同磁盘的不同块中。11.8典型的磁盘扇区大小是多少?512比特习题11.1考虑一个程序访问一个I/O设备,并比较无缓冲的I/O和使用缓冲区的I/O。说明使用缓冲区最多可以减少2倍的运行时间。如果计算的时间正好等于它的I/O时间(它是最佳环境),操作者和外围设备同时运行。如果单独运行,只要花费他们的一半时间,设C是整个程序的计算时间,T为所要求总的I/O时间,

6、因而寄存器最好的运行时间是max(C,T),不需要寄存器的运行时间是C+T,显然((C+T)/2)≤max(C,T)≤(C+T).11.2把习题11.1的结论推广到访问n个设备的程序中。最佳比是(n+1)﹕n11.3使用与表11.2类似的方式,分析下列磁道请求:27,129,110,186,147,41,10,64,120。假设磁头最初定位在磁道100处,并且沿着磁道号减小的方向移动。假设磁头沿着磁道增大的方向移动,请给出同样的分析。FIFOSSTFSCANC-SCAN下一个被访问的磁道27129110186147411064120平均寻道长度横跨的磁道数731021976

7、3910631545661.8下一个被访问的磁道11012012914718664412710平均寻道长度横跨的磁道数10109183912223141729.1下一个被访问的磁道64412710110120129147186平均寻道长度横跨的磁道数36231417100109183929.6下一个被访问的磁道64412710186147129120110平均寻道长度横跨的磁道数36231417176391891038如果磁头沿着增大的方向,只有SCAN和C-SCAN的结果有变化SCANC-SCAN下一个被访问的磁

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