设备管理、用户层I/O软件、缓冲、磁盘

一、SPOOLing系统
组成：
1、输入井和输出井：磁盘上开辟两大存储空间。输入井模拟脱机输入的磁盘设备，输出井模拟脱机输出时的磁盘。
2、输入缓冲区和输出缓冲区：为缓解速度矛盾，内存中开辟两大缓冲空间，输入缓冲区暂存输入设备送来的数据，再送给输入井；输出缓冲区暂存输出井送来的数据，再送输出设备。
3、输入进程和输出进程。
用一进程模拟脱机输入时外围设备控制器的功能，把低速输入设备上的数据传送到高速磁盘上；
用另一进程模拟脱机输出时外围设备控制器的功能，把数据从磁盘上传送到低速输出设备上。

特点：
1、提高了I/O的速度。利用输入输出井模拟成脱机输入输出，缓和了CPU和I/O设备速度不匹配的矛盾。
2、将独占设备改造为共享设备。并没有为进程分配设备，而是为进程分配一存储区和建立一张I/O请求表。
3、最终，实现了虚拟设备功能。多个进程可“同时”使用一台独占设备。
二、缓冲
1、单缓冲
每当用户进程发出一I/O请求时，OS在主存中为之分配一个缓冲区。CPU和外设轮流使用，一方处理完后等待对方处理。
注意：当缓冲区数据非空时，不能往缓冲区冲入数据，只能从缓冲区把数据传出；当缓冲区为空时，可以往缓冲区冲入数据，但必须把缓冲区充满以后，才能从缓冲区把数据传出。

多个缓冲区（大小相同）：预备装输入数据的空缓冲区R；装满数据的缓冲区G；计算进程正在使用的现行工作缓冲区C。
多个指针：指示正在使用的缓冲区C的指针Current；指示计算进程下一个可取的缓冲区G的指针Nextg；指示输入进程下次可放的缓冲区R的指针Nexti

缺点：不能双向同时通讯；利用率不高；并发程序多时很复杂。

4、缓冲池
收容输入数据的工作缓冲区；hin
提取输入数据的工作缓冲区；sin
收容输出数据的工作缓冲区；hout
提取输出数据的工作缓冲区；sout

三、磁盘

访问时间的计算：寻道时间（到磁道）；旋转延迟（到扇区）；传输时间（硬件固有属性）。

磁盘调度方法：
（1）FCFS
多个进程的磁盘I/O请求构成一个随机分布的请求队列。磁盘I/O执行顺序按磁盘请求的先后顺序。
（2）最短寻道时间优先SSTF
选择从当前磁头位置出发移动最少的磁盘I/O请求。使每次磁头移动时间最少，但不一定是最短平均柱面定位时间。有可能产生饥饿状态。
（3）扫描算法SCAN（磁盘电梯调度算法）
规定磁头移动方向：自里向外，再自外向里移动。后续的I/O磁道请求，哪个在规定方向上距离最近，就先执行哪个。
（4）循环扫描CSCAN
将SCAN规定的移动方向改为“单向移动”：由里向外后，再由里向外。
（5）N-Step-SCAN
将磁盘请求队列分成长为N 的子队列。按FCFS选择子队列。队列内又按SCAN算法。处理子队列过程中产生的新I/O再依次排队列。
（6）F-SCAN
请求队列只分为两个子队列，当前一个队列，按SCAN算法执行；

来源：@学习ing