I/O管理和磁盘调度

操作系统

I/O特点

字符设备、块设备、网络设备
同步I/O，异步I/O

I/O结构

南桥（I/O）和北桥（高速）
CPU与设备连接：设备控制器，I/O地址
轮询，设备中断，DMA
I/O指令：I/O端口号访问，特殊的CPU指令；内存映射I/O，load/store MMU

I/O数据传输

程序控制 I/O：小型I/O
直接内存访问DMA：高吞吐I/O

设备通知系统：
轮询：定期检查状态寄存器
设备中断：CPU硬件检查中断状态

磁盘调度

磁道、柱面和扇区
寻道时间、旋转延迟（1/2周）
I/O传输时间：等待设备，等待通道、寻道、旋转延时，数据传输
磁盘调度算法：优化磁盘访问请求顺序
- FIFO：性能接近随机访问
- 最短服务时间优先SSTF：当前寻道最短
- 扫描算法SCAN：一个方向扫描完，电梯算法
- 循环扫描c-SCAN
- C-Look：走到最后一个请求
- N-step SCAN：N步扫描，磁头粘着，磁盘请求N个子队列，FIFO处理队列
- FSCAN：双队列：分两个队列，交替扫描队列

磁盘缓存

速度匹配中间层，磁盘扇区在内存中的缓存区

单缓存、双缓存
访问频率置换算法：
LFU 长时间最近不常用
LRU 短时间最少使用
新区域 中间区域 旧区域