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

1. Перечислите и кратко охарактеризуйте три способа выполнения ввода- вывода.

2. В чем состоит различие между логическим вводом-выводом и устройст­вом ввода-вывода?

3. В чем состоит различие между блочно-ориентированными устройствами и поточно-ориентированными устройствами? Приведите несколько при­меров каждого из них.

4. Почему при использовании двойного буфера ожидается большая производительность, чем при одинарном буфере ввода-вывода?

1. Какие элементы задержки сопутствуют процедурам дискового считыва­ния или записи?

5. Вкратце опишите стратегии дискового планирования, приведенные на рис. 11.8.

1. Вкратце опишите семь уровней RAID.

6. Какой типичный размер сектора диска?