Программное управление внешними устройствами
Цели, которые стоят перед программным обеспечением:
1. унификация программных интерфейсов доступа к внешним устройствам (унификация именования, абстрагирование от свойств
конкретных устройств);
2. обеспечение конкретной модели синхронизации при выполнении обмена (синхронный, асинхронный обмен);
3. обработка возникающих ошибок (индикация ошибки, локализация ошибки, попытка исправления ситуации);
корректно обработать эту ситуацию, минимизировать негативные последствия.
4. буферизация обмена – в системе очень многоуровневая, применяется на всех этапах:
- развитые канала ввода-вывода могут иметь встроенный КЭШ, который управляется внутри этих каналов. Эта функция
остается на уровне ОС, этот КЭШ ОС полностью программноориентирован.
5. обеспечение стратегии доступа к устройству (распределенный доступ, монопольный доступ);
6. планирование выполнения операций обмена – возникает, когда возникает конкуренция за доступ к ресурсу.
Билет 53. Управление внешними устройствами. Буферизация обмена. Планирование дисковых обменов, основные алгоритмы.
Буферизация обмена
T – время обмена;
С – время выполнения программы между обменами
t – общее время выполнения программы
Схемы буферизации ввода-вывода
а) Без буферизации
Если обмен проходит без буферизации, то совокупное время выполнения программы будет складываться из времени обмена и времени выполнения программы между обменами.
б) Одинарная буферизация
При использовании одиночной буферизации подавляется заказ на обмен с ОП, и процесс может в этом случае не ожидать. Целесообразно использовать, когда идет интенсивный поток заказов на обмен.
в) Двойная буферизация
Модель использования двойной буферизации следующая: в один буфер помещаются данные по обмену, в другой ОС готовит данные за предыдущий обмен.
г) Циклическая буферизация
Какую схему выбрать зависит от интенсивности буферизации и особенности действий
Планирование дисковых обменов
Возможна ситуация, когда поток заказов на обмен > пропускной способности системы в некоторые моменты.
Тогда есть несколько вариантов действий:
1.Принимаем решения о порядке обработки запросов
2. начинаем учитывать приоритеты
3. осуществляем случайный выбор.
Проблема: Обмены могут быть зависимы друг от друга. В таком случае некоторые варианты не подходят.
Пусть наш диск может сразу переходить i-ой дорожки на j-ую без начального позиционирования.
Рассмотрим модельную ситуацию:
головка HDD позиционирована на дорожке 15
Очередь запросов к дорожкам: 4, 40, 11, 35, 7, 14
Варианты решения
1. простейшая модель – случайная выборка из очереди
2.
Общее время выполнения – 135ед.
Среднее время выполнения – 21.5 ед.
3.SSTF
П
риоритет
имеет обмен, для которого потребуется
наименьшее время. «Жадный» алгоритм на
каждом шаге пытается получить максимальный
эффект. Общая нагрузка на систему с
точки зрения обмена сокращается в 3
раза. Возможно «залипание» головки в
том случае, если обмен идет интенсивно
с одними и теми же дорожками. Некоторые
процессы будут отделены.
4.LIFO
Смысл – попытка развязать последовательность обмена, связанную с новыми источниками.
Приоритетный алгоритм (RPI) – это алгоритм, когда последовательность обменов (очередь) имеет характеристику приоритетов. При использовании приоритетных алгоритмов может возникать проблема голодания или дискриминации. Проблема дискриминации возникает при непрерывном поступлении более приоритетных запросов на обмен, в это время как менее приоритетные запросы простаивают.
Находясь в начальной позиции сначала двигаемся в одну сторону до конца, затем в другую до конца.
Для " набора запросов
перемещений £ 2 х число дорожек
Выходим на минимальную (максимальную дорожку, а затем движемся в одну сторону). Пройдем не более двух маршрутов.
N-step-SCAN
Разделение очереди на подочереди длины £ N запросов каждая (из соображений FIFO). Последовательная обработка очередей. Обрабатываемая очередь не обновляется. Обновление очередей, отличных от обрабатываемой.
Этот алгоритм срывает головку с залипания.
Распространенный пример: 2 очереди, одна обрабатывается, другая собирает вновь поступающие запросы.