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操作系统原理复习(五)设备控制管理

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操作系统原理复习(五)设备控制管理

1、I/O设备的类型?

(1)按设备使用的特性分类(2)按传输速率分类(3)按信息交换的单位分类(4)按设备的共享属性分类

按设备的共享属性分类将I/O设备分为:(1)独占设备 (2)共享设备 (3)虚拟设备

2、I/O通道?

是一种特殊的处理器,完成I/O设备方面的指令。

3、I/O控制方式

(1)程序I/O方式 (2)中断驱动I/O方式 (3)直接存储器访问(DMA)I/O控制方式 (4)I/O通道控制方式

直接存储器访问(DMA)I/O控制方式 :(1)DMA控制方式的引入(2)DMA控制器的组成。

4、缓冲管理概念?

为了缓和CPU与I/O设备速度不匹配的矛盾以空间来换时间并行工作。

5、缓冲引入的原因?

答:1)缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾;

      2)减少对CPU的中断频率,放宽对CPU中断响应时间的限制;

      3)提高CPU和I/O设备之间的并发性。

6、设备独立性概念?

提高OS的可适应性和可扩展性。

7、实现设备独立性功能后,所带来的好处?

 1)、设备分配时的灵活性;2)、易于实现I/O重定向;

8、SPOOLing系统主要有以下三部分组成(虚拟设备组成的三部分):

1)、输入井和输出井——磁盘空间 

2)、输入缓冲区和输出缓冲区——内存空间

3)、输入进程SPi输出进程SP0——进程空间

9、备分类及设备标识

1. 设备分类

1) 存储设备(外存、辅助存储器):用于存储信息的设备

2) 输入/输出设备:用于输入/输出信息的设备

2. 设备标识.

3) 设备绝对号:系统为设备指定的唯一代号

4) 设备相对号:用户自己规定的设备序号

10、引入缓冲的目的和缓冲区的设置方式

1. 引入缓冲区的目的

1) 缓和CPU与外设间速度不匹配的矛盾

2) 提高CPU与外设之间的并行性

3) 减少对CPU的中断次数

2. 缓冲区的设置方式

1) 单缓冲:当数据到达率与离去率相差很大时,可采用单缓冲方式。

2) 双缓冲:当信息输入和输出率相同(或相差不大)时,可利用双缓冲区,实现两者的并行。

3) 多缓冲:对于阵发性的输入、输出,为了解决速度不匹配问题,可以设立多个缓冲区。

11、设备管理的目标

设备管理的目标:使用方便、与设备无关、效率高、管理统一。

12、设备管理功能

1. 监视设备状态:记住所有设备、控制器和通道的状态,以便有效的调度和使用它们。

2. 进行设备分配:按照设备的类型和系统中采用的分配算法,实施设备分配。这一功能由设备分配程序完成。

3. 完成I/O操作:通常完成这一部分功能的程序叫做设备驱动程序。系统按照用户的要求调用具体的设备驱动程序,启动相应的设备,进行I/O操作;并且处理来自设备的中断。操作系统中每类设备都有自己的设备驱动程序。

4. 缓冲管理与地址转换:由于外设与主机间的速度差异,大多数I/O操作都涉及到缓冲区。因此系统应对缓冲区进行管理。此外,用户程序应与实际使用的物理设备无关,这就需要将用户在程序中使用的逻辑设备转换成物理设备的地址。

13、常用设备分配技术

1. 根据设备的使用性质,可将设备分成:独占设备、共享设备和虚拟设备

1) 独占设备:不能共享的设备,即:在一段时间内,该设备只允许一个进程独占。如打印机。

2) 共享设备:可由若干个进程同时共享的设备。如磁盘机。

3) 虚拟设备:是利用某种技术把独占设备改造成可由多个进程共享的设备。

2. 针对三种设备采用三种分配技术:独占分配、共享分配和虚拟分配。

1) 独占分配技术:是把独占设备固定地分配给一个进程,直至该进程完成I/O操作并释放它为止。

2) 共享分配技术:通常适用于高速、大容量的直接存取存储设备。由多个进程共享一台设备,每个进程只用其中的一部分。

3) 虚拟分配技术:利用共享设备去模拟独占设备,从而使独占设备成为可共享的、快速I/O的设备。实现虚拟分配的最有名的技术是SPOOLing技术,也称作假脱机操作。

14、处理I/O请求的步骤

1. 用户进程发出I∕O请求;

2. 系统接受这个I∕O请求;

3. 转去执行操作系统的核心程序;

4. 设备驱动程序具体完成I∕O操作;

5. I∕O完成后,系统进行I∕O中断处理;然后用户进程重新开始执行。

15、UNIX系统中打印机的主要安装步骤

打印机的主要安装步骤:配置端口(串口或并口),连接打印机与主机,将打印机添加到系统中,进行必要的打印机配置等。

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