操作系统_ZGSOS[5] 设备管理_ZGSOS[5-4]缓冲管理_

T2
T3
T4
M1
M2
M3
M4
C1
C2
C3
C4
t
பைடு நூலகம்
系统对每一整块数据处理时间为
max(C, T) + M
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知行合一， 开拓进取！
单缓冲■
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双缓冲
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双缓冲
用户进程
T M C 处理(C)
工作区
T M C : n T i1
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循环缓冲■
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缓冲池
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缓冲池的组成
三个队列及队首尾指针（F[…]/L[…]） 空缓冲队列 EmptyQueue 输入队列 InputQueue 输出队列 OutputQueue
四种工作缓冲区 用于收容输入数据的工作缓冲区 Hin 用于提取输入数据的工作缓冲区 Sin 用于收容输出数据的工作缓冲区 Hout 用于提取输出数据的工作缓冲区 Sout
PutBuf(PInuptuBtuQf(uEemupet,yHQinu)e;ue, Sin);
缓冲池
收容输入 Hin
提取输出 Sout
Sin Hout
提取输入 用 户
收容输出 程 序
GetBuf(OGuetptBuutQf(Eumeupey,QSuoeuut)e;, Hout);
Procedu从reSoGute中t输提B出取uf数输(据Q出到数TH据yop输uet出中, ；p；Buf) ProceduPruetBPuuf(EtBmPuputtBfyu(QQf(uOeTuytep,puSetoQ,uutp)e;Bueu, Hf)out);
工作区
T M C : n M C i1
i
传送 1 i(M)
操作系统
缓冲区1 i i 1
缓冲区2
i 输入
I/O (T) 设备
T T T T T T 1（缓冲1） 2 （缓冲2）
3 （缓冲1） 4 （缓冲2）
5 （缓冲1）
6 （缓冲2）
M1缓冲1 M2缓冲2 M3缓冲1
M4缓冲2
C1
C2
C3
C4
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GetBuf过程和PutBuf过程
VAR integer: EmptyQueue:=0, InputQueue:=1, OutputQueue:=2; semaphore: RS[0..2]:={N,0,0}, MS[0..2]:={1,1,1};
Procedure GetBuf(QType, Procedure PutBuf(QType,
利用缓冲降低中断频率举例说明
1位缓冲
每100μs中断
(a) 9.6Kb/s
远
送内存
每CP8U00一μs次中，断且 C响PU应一处次理，必且须 响在应10处0 μ理s内必完须成
程
8位缓冲寄存器
在100 μs内完成
通 (b) 9.6Kb/s
送内存
信 系 统
8位缓冲寄存器 (c) 9.6Kb/s
每800μs中断 CPU一次，且 响应处理必须 在800 μs内完成
i
传送
(M) i
n 操作系统
缓冲i区1 i 1
缓冲区2
n 输入 n
I/O (T) 设备
T T T 1（缓冲1）
2 （缓冲2）
3 （缓冲1）
T T 4 （缓冲2）
5 （缓冲1）
M1缓冲1
M2缓冲2
M3缓冲1
M4缓冲2
C1
C2
C3
C4
t
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双缓冲
n
用户进程
T (M C ) 处理(C)
t
系统对每一整块数据处理时间为
max(M+C , T)
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利用双缓冲实现双向通信
A机 B机
缓
缓
冲
冲
区
区
双机通信单缓冲 只能实现单向数据传输
(单工通信)
A机
发送 缓冲区
B机
接收 缓冲区
接收 缓冲区
发送 缓冲区
双机通信双缓冲
可以实现双向数据传输 （双工通信）
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送内存
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缓冲技术的引入理由■
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单缓冲
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单缓冲
用户n进1程
操作系统 n
T1
处工理作i (区1C)max传(M(送)Ti
1, Ci )
缓冲区
n
Mi
i 1 输入 (T)
Cn
I/O 设备
T1
G
3
4
G
Nextg
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缓冲区的使用及进程同步
缓冲区使用过程 GetBuf (BufType, Current)过程 ReleaseBuf (BufType, Current) 过程
进程同步 Nexti 指针追赶上Nextg 指针时，输入进程应阻 塞，直至计算进程把某满缓冲区数据取走并调用 ReleaseBuf 过程将之唤醒 Nextg指针追赶上 Nexti指针时，计算进程应阻 塞，直至输入进程装满某空缓冲区并调用 ReleaseBuf 过程将之唤醒
缓冲技术的引入理由
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缓冲技术的引入
操作系统引入缓冲机制的原因 缓和CPU与I/O设备速度不匹配的矛盾 减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间 的限制 提高CPU与I/O设备之间的并行性
缓冲管理的主要功能 缓冲区的组织 缓冲区的获得与释放
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队列
L[OutputQueue]
缓冲区u
缓冲区v
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缓冲首部
设备号 数据块号 缓冲器号 互斥标识位 连接指针
缓冲区n
缓冲区t
缓冲区w
GetBuf(GEmetpBtuyfQ(InupeuetQ, Hueinu)e; , Sin);
缓冲区工作方式 输入数据从到SHini中n中提；取输入数据；
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缓冲队列组织形式
空缓冲 队列
空缓冲队列头结点 F[EmptyQueue]
L[EmptyQueue]
缓冲区l
缓冲区m
输入缓冲队列头结点
输入缓冲 F[InputQueue]
队列
L[InputQueue]
缓冲区r
缓冲区s
输出缓冲队列头结点
输出缓冲 F[OutputQueue]
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双缓冲■
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循环缓冲
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()
用户进程
操作系统
缓冲区
输 入
工作区
传送
输入 输入 设备
循 环 缓 冲
0
I N1exti
G
I2
指针移动方向
0
I N1exti
G
I2
指针移动方向
的5 组G
成
4G
G Nextg
5 G
3
Current