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第6章设备管理第6章设备管理16.1基本知识结构图第6章设备管理2设备管理I/O设备图6-1进程管理基本知识结构图I/O系统组成中断技术设备分配Spooling系统缓冲技术数据传输控制方式设备控制器虚拟设备技术与设备分配相关的因素I/O控制过程I/O通道程序直接控制方式中断控制方式DMA方式通道控制方式中断的概念中断源、中断响应中断处理缓冲的引入单缓冲、双缓冲循环缓冲缓冲池Spooling系统的组成个什么是Spooling系统设备驱动用户进程的I/O请求磁盘存储格式磁盘I/O性能磁盘调度磁盘高速缓存磁盘I/O磁盘存储格式磁盘I/O性能磁盘调度磁盘高速缓存Linux系统的设备管理6.2知识点6.2.1I/O系统组成第6章设备管理3I/O系统是计算机系统中完成数据输入、输出的子系统。它包括输入/输出设备、相应于各设备的设备控制器，在大、中型计算机中，还配置了I/O通道。6.2.2数据传输控制方式第6章设备管理41.程序直接控制方式2.中断控制方式3.DMA方式4.通道控制方式6.2.3中断技术第6章设备管理51.中断概念2.中断源引起中断的事件称为中断源。计算机中的中断源种类有很多，大致可分为：（1）强迫性中断源（2）自愿性中断源63.中断响应中断响应过程如下：（1）保护被中断进程的现场。（2）分析中断原因，转入相应的中断处理子程序。4.中断处理中断响应完成后，进入中断处理过程。第6章设备管理6.2.4缓冲技术1.缓冲的引入（1）减少读块设备的次数（2）减少对CPU的中断次数，放宽对中断响应时间的限制。（3）用于无法直接通信的设备间的中转站（4）解决程序所请求的逻辑记录大小和设备的物理记录大小不匹配的问题。（5）加快进程（作业）的推进速度第6章设备管理72.单缓冲3.双缓冲4.循环缓冲5.缓冲池第6章设备管理86.2.5设备分配第6章设备管理96.2.6Spooling系统第6章设备管理10输出设备输入设备输入缓冲区输出缓冲区内存磁盘输入井输出井输入进程输出进程图6-2Spooling系统的组成图6.2.7I/O控制过程（1）响应I/O请求，为在具体物理设备上进行I/O操作做准备。（2）设备驱动，控制设备完成I/O操作，对每类设备分别设置不同的设备驱动程序。（3）中断处理，I/O操作完成之后，设备控制器向CPU发送中断信号，CPU响应后转向相应的中断处理程序进行善后处理。第6章设备管理116.2.8磁盘I/O1.磁盘存储格式2.磁盘I/O性能3.磁盘调度第6章设备管理124.磁盘高速缓存在内存中开辟一个缓冲区用于接收从磁盘读取的数据，这个缓冲区称为磁盘高速缓存，缓冲区的大小与磁盘块相匹配。第6章设备管理136.3.1单项选择题【例1】为实现CPU与外部设备并行工作，必须引入的基础硬件是。A．缓冲区B．通道C．时钟D．相联寄存器第6章设备管理146.3例题解析【例2】在操作系统中，用户在使用I/O设备时，通常采用。A．物理设备名B．逻辑设备名C．虚拟设备名D．设备牌号第6章设备管理15【例3】通道是一种。A．I/O端口B．数据通道C．I/O专用处理器D．软件工具4.在关于SPOOLING的叙述中，（）描述是不正确的。SPOOLING系统中不需要独占设备SPOOLING系统加快了作业的执行速度SPOOLING系统使独占设备变成了共享设备SPOOLING利用了处理器与通道并行工作的能力5.关于通道、设备控制器和设备之间的关系，下面哪些叙述是正确的（C）。控制器和通道可以分别控制设备控制器、通道和设备可以并行工作通道控制设备控制器，设备控制器控制设备进行工作都不对第6章设备管理161.3.2填空题【例1】从资源分配的角度看，可以把设备分为独占设备、共享设备和，打印机属于设备，而磁盘机属于设备。第6章设备管理17第6章设备管理18【例2】主存储器与外围设备之间的信息传送操作称为。【例3】虚拟设备是通过技术把设备变成能为若干用户的设备。[复旦大学2003年试题]4.操作系统中采用（）技术可以实现以空间换取时间。5.虚拟设备是指操作系统利用某种I/O技术，将某个（）设备改造为多个用可以同时共享的设备。6.所谓（），是指能够控制一台或多台外围设备与处理器并行工作，独立完成输入输出操作的I/O处理机。7.独立于CPU的用来控制多台设备与主存之间进行信息交换的设备是（）。第6章设备管理19第6章设备管理20【例8】设备分配中的安全性是指。【解答】设备分配中应保证不会引起进程死锁。【例9】设备独立性是指。【解答】应用程序独立于具体使用的物理设备，或应用程序与具体使用的物理设备无关。第6章设备管理211.为什么要在设备管理中引入缓冲技术？2.什么是虚拟设备？为什么操作系统中引入虚拟设备?3.设备通常有哪几种分类方法？可以分为哪几种类型？4.分别解释什么是独享设备和共享设备。5．什么是设备独立性？为什么要引入设备独立性？6．什么是虚拟设备技术？第6章设备管理221．使用户所编制的程序与实际使用的物埋设备无关，这是由设备管理的实现的。A．设备独立性B．设备分配C．缓冲管理D．虚拟设备2．设备的打开、关闭、读、写等操作是由完成的。A．用户程序B．编译程序C．设备分配程序D．设备驱动程序3．引入缓冲技术的主要目的是。A．改善用户编程环境B．提高CPU与设备之间的并行程度C．提高CPU的处理速度D．降低计算机的硬件成本第6章设备管理234．SPOOLNG技术可以实现设备的分配。A．独占B．共享C．虚拟D．物理5．有关设备管理概念的下列叙述中，是不正确的。A．通道是处理输入、输出的软件B．所有外围设备的启动工作都由系统统一来做C．来自通道的I/O中断事件由设备管理负责处理D．编制好的通道程序是存放在主存储器中的第6章设备管理246．缓冲技术中的缓冲池在中。A．主存B．外存C．ROMD．寄存器7．引入缓冲的主要目的是。A．改善CPU和I/O设备之间速度不匹配的情况B．节省内存C．提高CPU的利用率D．提高I/O设备的效率第6章设备管理258．为了使多个进程有效地同时处理输入和输出，最好使用结构的缓冲技术。A．缓冲池B．闭缓冲区环C．单缓冲区D．双缓冲区9．通过硬件和软件的功能扩充，把原来独占的设备改造成为能为若干用户共享的设备，这种改造后的设备称为（）。A．存储设备B．系统设备C．用户设备D．虚拟设备10．下列设备中，不应作为独占型设备的是。A．打印机B．磁盘C．终端D．磁带第6章设备管理2611．大多数低速设备都属于设备。A．独占B．共享C．虚拟D．Spooling12．用于连接大量的低速或中速I/O设备。A．数组选择通道B．字节多路通道C．数组多路通道6.4.2填空题1．常用设备分配技术有、、。2．在具有通道的计算机系统中，设备分配程序在分配外部设备时，先分配，再分配，最后分配。3．从一个计算机系统组织来看，在和部分形成了系统的两个速度瓶颈。4．设备分配应保证设备有高的利用率和避免。第6章设备管理27第6章设备管理285．从设备分配的角度出发，I/O设备可分为、、3种类型。6．虚拟设备技术的引入可有效地提高设备的利用率。7．利用SPOOLNG技术可以将设备改造成可共享的虚拟设备。8．实现Spooling系统时必须在磁盘上辟出称为和的专门区域，以存放作业信息和作业执行结果。9．按从属关系对I/O设备分类，可分为系统设备和两类。第6章设备管理2910．所谓通道是指。第6章设备管理3011．通道指专用于负责输入/输出工作的处理机，通道所执行的程序称为。12．通道是一个独立于而专门负责I/O的处理机，它控制之间的信息交换。13．打印机是设备，磁盘是设备。