设备管理

设备管理

磁盘是计算机主要的存储介质,可以存储大量的二进制数据,并且断电后也能保持数据不丢失。

早期计算机使用的磁盘是软磁盘(Floppy Disk,简称软盘),如今常用的磁盘是硬磁盘(Hard disk,简称硬盘)。

电脑外设就是除主机外的大部分硬件设备都可称作外部设备,或叫外围设备,简称外设。
计算机系统没有输入输出设备,就如计算机系统没有软件一样,是毫无意义的。

参考:
八股文(星球精华汇总)
设备管理 - 力扣

1、磁盘

结构

  • 盘面(Platter):一个磁盘有多个盘面;
  • 磁道(Track):盘面上的圆形带状区域,一个盘面可以有多个磁道;
  • 扇区(Track Sector):磁道上的一个弧段,一个磁道可以有多个扇区,它是最小的物理储存单位,目前主要有 512 bytes 与 4 K 两种大小;
  • 磁头(Head):与盘面非常接近,能够将盘面上的磁场转换为电信号(读),或者将电信号转换为盘面的磁场(写);
  • 制动手臂(Actuator arm):用于在磁道之间移动磁头;
  • 主轴(Spindle):使整个盘面转动。

磁盘调度算法

读写一个磁盘块的时间的影响因素有:

  • 旋转时间(主轴转动盘面,使得磁头移动到适当的扇区上)
  • 寻道时间(制动手臂移动,使得磁头移动到适当的磁道上)
  • 实际的数据传输时间

其中,寻道时间最长,因此磁盘调度的主要目标是使磁盘的平均寻道时间最短。

先来先服务

FCFS, First Come First Served

按照磁盘请求的顺序进行调度。

优点是公平和简单。

缺点也很明显,因为未对寻道做任何优化,使平均寻道时间可能较长。

最短寻道时间优先

SSTF, Shortest Seek Time First

优先调度与当前磁头所在磁道距离最近的磁道。

虽然平均寻道时间比较低,但是不够公平。

如果新到达的磁道请求总是比一个在等待的磁道请求近,那么在等待的磁道请求会一直等待下去,也就是出现饥饿现象。

具体来说,两端的磁道请求更容易出现饥饿现象。

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电梯算法

SCAN

电梯总是保持一个方向运行,直到该方向没有请求为止,然后改变运行方向。

电梯算法(扫描算法)和电梯的运行过程类似,总是按一个方向来进行磁盘调度,直到该方向上没有未完成的磁盘请求,然后改变方向。

因为考虑了移动方向,因此所有的磁盘请求都会被满足,解决了 SSTF 的饥饿问题。

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2、外设

如何让外设动起来

  1. CPU 向外设的控制器发送指令,即 out 指令
  2. 形成 ⽂件视图(为了统⼀ out 指令的形式)
  3. 中断(外设处理完事后,需要通知 cpu 继续接手下⼀步处理)

显示器如何工作

Printf 函数的工作流程

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键盘如何工作

  1. 中断处理(根据扫描码获取 对应的 ascii 码)
  2. 将对应的 ascii 码加入缓冲队列 read_que 中,等待上层程序调用
作者

SukiEva

发布于

2022-01-21

更新于

2022-01-22

许可协议

CC BY-NC-SA 4.0

评论


取次花丛懒回顾,半缘修道半缘君。

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