Операционные системы/Управление внешними устройствами. Буферизация обмена.

Материал из eSyr's wiki.

---

Текущая версия

[править] Буферизация обмена

T – время обмена; С – время выполнения программы между обменами t – общее время выполнения программы Схемы буферизации ввода-вывода

1. Без буферизации
   
   Изображение:Buf 0.jpg
   
   Если обмен проходит без буферизации, то совокупное время выполнения программы будет складываться из времени обмена и времени выполнения программы между обменами.
2. Одинарная буферизация
   
   Изображение:Buf 1.jpg
   
   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.
3. Двойная буферизация
   
   Изображение:Buf 2.jpg
   
   Модель использования двойной буферизации следующая: в один буфер помещаются данные по обмену, в другой ОС готовит данные за предыдущий обмен.
4. Циклическая буферизация
   
   Изображение:Buf 3.jpg
   
   Какую схему выбрать зависит от интенсивности буферизации и особенности действий

[править] 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. FIFO

Общее время выполнения – 135ед. Среднее время выполнения – 21.5 ед.

3. SSTF

Приоритет 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 дискриминированны.

4. LIFO

Смысл – попытка развязать последовательность обмена, связанную с новыми источниками.

5. SCAN

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.

6. C-SCAN

Выходим на минимальную (максимальную) дорожку, а затем движемся в одну сторону. Пройдем не более двух маршрутов.

7. 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.