В. Столлингс - Операционные системы (1114679), страница 112
Текст из файла (страница 112)
Поток, вы звавший операцию ввода-вывода, может продолжить свое выполнение д» тех пор, пока не достигнет точки, в которой он должен дождаться завер шения выполнения операции ввода-вывода. В этой точке поток может на ходиться в состоянии ожидания до завершения операции ввода-вывода после чего продолжить свою работу.
Эта технология проста и легка в ис пользовании, но не подходит для обработки множественных запросов вво да-вывода. Например, если потоку необходимо выполнить множество од повременных операций над одним файлом (таких, как чтение одной и за пись другой части в Файл), то при описанной методике поток будет не ~ состоянии отличить завершение операции чтения от завершения операци~ записи.
Он будет просто знать о том, что завершена некоторая операци~ ввода-вывода для этого файла Сигнал объекту события ядра. Эта методика допускает одновременные за просы ввода-вывода к единственному устройству или файлу. для каждог~ запроса поток создает событие; позже поток может ожидать завершения од ного из этих запросов (или завершения серии запросов). Часть б. Операции ввода-вывода и ф Глава 11. Управление вводом-вь1водом и дисковое планирование 581 Оповещение о вводе-выводе. При этом методе используется очередь, связанная с потоком и известная как очередь вызовов асинхронных процедур (азупсЬгопопв ргосейиге са11 — АРС). Поток создает запросы ввода-вывода, а диспетчер ввода-вывода размещает результаты этих запросов в очереди АРС вызывающего потока.
Порты завершения ввода-вывода. Зта технология используется в ЪЧ2К Яегъег для оптимизации использования потоков. По сути, для использования доступен пул потоков, так что нет необходимости в создании нового потока для обработки нового запроса. программное обеспечение КАПЭ Ю2К поддерживает две разновидности конфигураций ВАП), определенные в МЯ961 следующим образом. ° Аппаратный ВАП). Раздельные Физические диски скомбинированы кон- троллером в один или несколько логических дисков. е Программный ВАШ.
Дисковое пространство, состоящее из несмежных участков, скомбинировано в один или несколько логических разделов посредством отказоустойчивого программного драйвера диска (азий-1о1егапсе Жал йг1т ег — РТО1ЯК). В аппаратном ВАП) созданием и восстановлением резервной информации руководит интерфейс контроллера.
Программный ВА1П, доступный в Ж2К 1егчег, реализует функциональность ВАП) как часть операционной системы и вложет использоваться с любым множеством дисков. Программный ВА1П реали~ует уровни ВА10 1 и ВАП) 5. При ВАШ 1 (зеркальное дублирование дисков) 1ва диска, содержащие первичный и зеркальный разделы, могут располагаться сак на о ном так и на азных конт оллерах дисков (последний случай известен д Р Р сак дуплексирование диска). По отношению к внешнему окружению интерфейс компьютерной системы 1редставляет собой архитектуру ввода-вывода.
Зта архитектура разработана для обеспечения систематических средств контролируемого взаимодействия с окружающим миром и снабжает операционную систему информацией, необходимой *й для эффективного управления вводом-выводом. Ввод-вывод, вообще говоря, разделяется на уровни, причем нижние уровни ~меют дело с деталями физического функционирования устройств, а верхние— заботают с вводом-выводом на логическом уровне.
В результате изменения параметров аппаратных средств не влияют на большинство программ, используюцих ввод-вывод. Ключевым аспектом ввода-вывода является использование буферов, управзяемых утилитами ввода-вывода, а не прикладными процессами. Буферизация :глаживает различия между внутренними скоростями компьютерной системы и :коростями устройств ввода-вывода. Использование буферов, кроме того, отделя- ет Реальную передачу данных от адресного пространства прикладног ~мы~, что придает операционной системе большую гибкость при управлении памятью.
Наибольшее влияние на общую производительность системы оказывает дис ковый 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 дискона.
го 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 ме ханического поиска дорожек на диске и тем самым повысить производительность диска. Здесь учитываются физическое Размещение целей отложенных за.
просов 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 каша существенно уменьшает количество блоков, передаваемых от диска в основную память. Ключевые термины Контрольные вопросы 11,1. Перечислите и кратка охарактеризуйте три способа выполнения ввода- вывода. 11.2. В чем состоит различие между логическим вводом-выводом и устройством ввода-вывода? 11.3. В чем состоит различие между блочно-ориентированными устройствами и поточно-ориентированными устройствами7 Приведите несколько примеров каждого из них. 11,4.
Почему при использовании двойнога буфера ожидается большая производительность, чем при одинарном буфере ввода-вывода? СВ-В СВ-ВОМ С1)-ВЮ БЪВ ВА1В Блок Блочно-ориентированное устройство Буфер ввода-вывода Ввод-вывод Ввод-вывод, управляемый прерываниями Время доступа к диску Время поиска Гибкий диск Головка чтения/записи Диск с неподвижными головками Диск с подвижными головками Дисковый кэш Дорожка Жесткий диск Задержка из-за вращения Канал ввода-вывода Логический ввод-вывод Магнитный диск Магнитооптический диск Несменяемый диск Полоса Поточно-ориентированное устройство Программируемый ввод-вывод Процессор ввода-вывода Прямой доступ к памяти Сектор Сменный диск Устройство ввода-вывода Циклический буфер Цилиндр Часть б, Операции ввода-вывода и файлы Глава 11.
Управление вводом-выводом и дисковое планирование 689 11.6. Какие элементы задержки сопутствуют процедурам дискового считыва- ния или записи7 11,6. Вкратце опишите стратегии дискового планирования, приведенные на рис. 11.8. 11.7. Вкратце опишите семь уровней ВАШ. 11.8. Какой типичный размер сектора диска? 11.11. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА,,',::~$ Общие описания компьютерного ввода-вывода можно найти в большинстве книг, посвященных компьютерной архитектуре, например [ЯТА1,001 и [РАТТ981. В [МЕЕ96а1 представлен неплохой обзор физических основ технологии записи на диски и магнитные ленты, а в [МЕЕ96Ь1 — технологий хранения данных в этих системах.
В [%1ЕП871 рассматриваются вопросы, связанные с производительностью дисков, включая дисковое планирование. Работа [ХО98) посвяшена вопросам производительности аппаратных устройств дисков. В [СА0961 анализируется кэширование и планирование дисков. В [ВОЗСОО3 подробно изучены все типы систем внешней памяти и рассмотрены многочисленные технические характеристики каждой из них. Заслуживающим внимания обзором, в котором всесторонне описан интерфейс ввода-вывода и менее подробно — технические детали, является [БСН%961.
В [РА100] представлена интересная информация об интегрированной схеме буферизации ввода-вывода и кэширования. В [ПЕ1Л 001 приведен детальный анализ драйверов устройств Ж1пг1омз Ь1Т, а также рассмотрена вся архитектура ввода-вывода %'2К. [СНЕХ941 представляет собой превосходное руководство по технологии ВА10 от ее создателей. Более детально технология ВА10 обсуждается в издании экспертной комиссии ВАПЭ, ассоциации поставщиков и потребителей продуктов на основе ВАП) [МАЗЯ971. В [СНЕЬ1961 проанализирована производительность ВАПЭ. Интерес представляет статья на эту тему — [РВ1Е961. В [РА1 Т961 детально описано программное обеспечение для устройств ВАП) в Ж[пг[оиз ХТ. СА096 Сао Р., Ге11еп Е., 1л К. 1шр1ешев$а$1оп апг1 РегХогшапсе оХ 1тйейта1е6 Арр11са$$ов-Сопвго11ес1 Г11е СасЬХпя, РгеХеХсЬ[п8, апс1 01зЬ ЯсЬесЬл11п~'.
— АСМ~ Тгапзас11опз оп Сотригег Яувгетз, Ь1очешЬег 1996. : СНЕ1ч94 СЬев Р., 1,ее Е., О1Ьзов О., Ка$з К., Рагвегзоп Р. КАП>: Н1ЕЬ-РегХогшавсе,1 КейаЫе Зесопс~агу Жогз8е. — АСМ СотриНщ Яигосуз, 1ппе 1994. СНЕЖ96 СЬев 3., Точгз1еу О. А РегХогшапсе Еча1па$1оп оХ ВАП) АгсЫ1ес$пгез. — ':1 ГЕЕЕ Тгапвасг1опв оп Сомригегв, Ос1оЬег 1996. 11А1Т96 Вайоп Ж. еФ а1. 'Х1пйоюв ИТ Бегиег 4: Яесиг11у, ТгоийсвйоогзпЮ. апгХ ОР-1 11тиайоп. — 1в61аваро11з, 1Х: »1ею ВЫегз РпЫ1зЫпн, 1996. , 11Е1ДОО РеЫгег Е., г1езпсошег 1. Веис1оргпу %1пг1оим ФТ Веогсс 11г1иегвг А Рга- '1 Кгаттегв Напг1саой. — Веа61пя, МА: АгИХзоп Ъез1еу, 2000. ; РВХЕ96 Рпег1шап М.
КАПЭ Кеерз Со1па апй Ооша апб... — ХЕЕЕ Ярссггит, АргД ':„ 1996. , МАББ97 Мазз$811а Р. (егИЪог). ТА» ЛАЛЭ Воо1в: А Явогаяе Бузят ТесЛпо1оуу Напй:~ Ьоой. — ЗФ. РеФег, МХ: ТЬе Каи1 АсЬчзогу Воагг1, 1997. 'МЕЕ96а Мее С, Вап[е1 Е., ейз. Мадпег1с Весоггйпу ТесйпоХоуу. — 'уе'вг у,„:„~;.' МсСтаю Н111, 1996.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
