操作系统-设备驱动和文件系统
L26 I/O和显示器
工作主要包括以下的三个步骤。
- 显卡，键盘，磁盘根据CPU的指令执行响应的操作。 out xx，al(显示器)
- 当外设执行完成后，会向CPU发送一个中断表示已经完成。
- 为了让外设的管理简单，需要一个统一的视图—文件视图。
一段操纵外设的程序如下：
不管是操作什么外设实际上都是操作文件，使用操作系统给定的统一的接口：open，read，write，close。
不同的设备对应不同的设备文件。(/dev/xxx)
L27 键盘
对于操作系统来说，键盘相当于输入，键盘有输入，操作系统就存在中断。
outb输出一个字节，inb读入一个字节。
L28 生磁盘的使用
磁盘的基本认识：磁盘包括一个中间的柱子和一些盘面，磁盘的访问单位是扇区，扇区的大小是512字节，(扇区的大小是传输时间和碎片浪费的折中)
每个盘面包括两个面，盘面数等于磁头数，磁道数等于柱面数。
从磁盘读取数据，磁生电；向磁盘写入数据，电生磁。
首先移动磁头到相应的磁道上，再旋转磁盘到相应的扇区上，然后和内存缓存进行读写。
硬盘基本知识（磁头、磁道、扇区、柱面） - js王 - 博客园 (cnblogs.com)
但是这种方法太麻烦了，因此要进行层层抽象。
- 第一层抽象，使用盘块号读写磁盘(将扇区变成盘块)。
也就是对每一个扇区进行一个编号。扇区编号为C * (H * s) + H * s + s,这样的好处是随着磁头的旋转，位置正好对应顺序。
扇区越大，读写速度越高，但是空间利用率越低。
- 第二层抽象，多个进程通过队列使用磁盘。
多个进程同时访问磁盘时的调度算法：
- 最直观的算法：FCFS，先来先服务
- SSTF调度：最短寻找时间调度，也就是磁头移动的最少。
- 实际中使用：电梯算法
生磁盘的使用整理：
- 进程”得到盘块号”，算出扇区号。（通过文件得到盘块号，下一节的内容）
- 通过扇区号发送请求make req加入队列，用电梯算法add_request进行调度。
- 进程sleep_on，进入阻塞态。
- 磁盘中断，处理进程请求。根据盘块号计算c，h，s；通过out发出指令和内存缓存进行读写。
L29 从生磁盘到文件
本质上就是将文件的字符流映射为盘块号。
映射方法一：连续盘块存放文件。将文件存在一个对应的FCB(File Control Block)映射表中，映射表包括文件名，起始块号，块数。但是可能存在问题就是文件修改后可能和其他文件冲突。
特点：读写快，增删慢，类似于数组。
映射方法二：链式存储法。文件对应的FCB就是一个起始块，映射的实际盘块根据链表确定。
特点：读写慢，增删快，类似于链表。
映射方法三：索引结构。类似于哈希表，通过索引块可以找到文件的某一部分对应哪个块。文件对应的FCB是索引块，索引块又存放着文件的某一部分对应的是哪个块。
映射方法四：实际系统中用的是多级索引。类似于多级页表的结构。根据文件的大小划分，小文件直接存到内存中，用类似于顺序的方法映射盘块号；大文件建立索引，根据索引号进行映射。
L30 文件使用磁盘的实现
通过文件使用磁盘，通过write来实现，fd就是文件的索引号。inode是文件的原信息，比如读写权限，字节数等等。
这文件视图也是UNIX设计的伟大之处，一切皆文件的思想。
L31 目录与文件系统
文件的字符流被映射为磁盘号。将磁盘抽象为目录树结构，也就是我们真正使用磁盘的样子。目录的结构类似于树的结构。根据路径名应该能找到文件的FCB。
格式化就可以使磁盘生成初始化后的目录结构，及各个文件对应的FCB的指针号。
