计算机操作系统——设备管理（3）

缓冲管理
1、目的
为了缓和CPU与I/O 设备速度不匹配的矛盾，减少对CPU的中断频率，提高CPU和I/O 设备的并行性，在现代操作系统中，几乎所有的I/O 设备在与处理机交换数据时都用了缓冲区（内存中）。缓冲管理的主要职责是组织好这些缓冲区，并提供获得和释放缓冲区的手段。

2、实现方式
1）单缓冲



2）双缓冲





3）循环缓冲
可能出现的问题（瓶颈）
Nexti 指针追赶上Nextg 指针，这种情况被称为系统受计算限制。（很少）

Nextg 指针追赶上Nexti 指针，这种情况被称为系统受I/O 限制。（常见）



4）公用缓冲池
①组成：三种缓冲队列+四种缓冲区

三种缓冲队列

空缓冲队列emq；

输入队列inq；

输出队列outq；

四种缓冲区

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；

②操作方法：为使诸进程能互斥地访问缓冲池队列，可为每一队列设置一个互斥信号量MS(type)。此外，为了保证诸进程同步地使用缓冲区，又为每个缓冲队列设置了一个资源信号量RS(type)。

Procedure Getbuf(type)

begin

Wait(RS(type))；

Wait(MS(type))；

B(number):=Takebuf(type)；

Signal(MS(type))；

end

Procedure Putbuf(type，number)

begin

Wait(MS(type))；

Addbuf(type，number)；

Signal(MS(type))；

Signal(RS(type))；

end

③工作方式