《设备管理》PPT课件

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1、设备管理Copyright by Com puter Department 1第 五 章 设 备 管 理l“设 备 ” 泛 指 计 算 机 系 统 中 的 外 部 设 备 ，即 除 CPU和 内 存 以 外 的 其 他 所 有 设 备 。l除 了 进 行 实 际 I/O操 作 的 设 备 外 ， 还 包括 设 备 控 制 器 、 DMA控 制 器 、 中 断 控 制 器 、I/O处 理 器 等 支 持 设 备 。 设备管理Copyright by Com puter Department 2磁 带 机 硬 盘 光 盘 绘 图 仪扫 描 仪 键 盘 打 印 机 设备管理Copyright by

2、Com puter Department 3 5.1 设 备 管 理 的 功 能 实 现 对 外 围 设 备 分 配 与 回 收 。 按 照 设 备 类 型 和 相 应 的 分 配 算 法 决定 将 I/O设 备 分 配 给 要 求 使 用 该 设 备 的 进程 。 凡 未 分 配 到 所 需 设 备 的 进 程 被 放 入一 个 等 待 队 列 。 设备管理Copyright by Com puter Department 4 实 现 外 围 设 备 的 启 动 现 代 计 算 机 系 统 不 允 许 用 户 直 接 启 动外 围 设 备 。 启 动 工 作 由 系 统 统 一 来 做 。

3、实 现 对 磁 盘 的 驱 动 调 度 若 干 个 用 户 的 信 息 都 可 以 存 放 在 磁盘 上 ， 但 每 一 时 刻 只 能 为 一 个 用 户 存 取信 息 。 这 就 涉 及 到 磁 盘 调 度 的 问 题 。 设备管理Copyright by Com puter Department 5 处 理 外 围 设 备 的 中 断 事 件 现 代 计 算 机 系 统 中 的 外 围 设 备 基 本上 都 是 由 中 断 驱 动 的 ， 当 “ 信 息 传 送结 束 ” 或 “ 传 送 过 程 中 出 现 某 些 事 件 ”时 ， 会 产 生 中 断 ， CPU暂 停 正 执 行 的程

4、 序 转 去 处 理 该 中 断 。 实 现 虚 拟 设 备 把 模 拟 成 共 享 的 独 占 设 备 ， 称 为 虚拟 设 备 。 设备管理Copyright by Com puter Department 6 5.2 设 备 的 分 类计 算 机 系 统 配 有 各 种 各 样 的 设 备 ， 常见 的 有 显 示 器 、 键 盘 、 打 印 机 、 磁 带 机 、磁 盘 机 、 光 盘 、 激 光 打 印 机 、 绘 图 仪 、鼠 标 、 图 形 数 字 化 仪 器 ， 声 音 输 入 输 出设 备 等 等 。 可 以 从 不 同 的 角 度 去 对 外 部设 备 进 行 分 类 。

5、设备管理Copyright by Com puter Department 7 基 于 设 备 的 从 属 关 系系 统 设 备 ： 操 作 系 统 生 成 时 就 纳 入 系统 管 理 范 围 的 设 备 就 是 系 统 设 备 ， 通 常也 称 为 “ 标 准 设 备 ” 。 设备管理Copyright by Com puter Department 8 用 户 设 备 ： 在 完 成 任 务 过 程 中 ，用 户 特 殊 需 要 的 设 备 称 为 用 户 设 备 。由 于 这 些 是 操 作 系 统 生 成 时 未 经 登 记的 非 标 准 设 备 ， 因 此 需 安 装 设 备 驱

6、动程 序 等 。 设备管理Copyright by Com puter Department 9 （ 2） 设 备 中 的 数 据 组 织 方 式块 设 备 字 符 设 备 快 速 设备 慢 速 设备 设备管理Copyright by Com puter Department 10（ 3） 基 于 设 备 的 分 配 特 性 可 以 把 系 统 中 的 设 备 分 为 独 占 设 备 、共 享 设 备 和 虚 拟 设 备 三 类 。独 占 设 备 共 享 设 备 虚 拟 设 备例如打 印 机、独享设备的使用具有排 它 性 。 磁 盘等设备,可以由几个用户进程交 替地对它进行信息的读或写操作。利

7、用某种技术，把独享设备“改 造”成可共享的设备 设备管理Copyright by Com puter Department 11 5.3 独 占 设 备 的 分 配 5.3.1 设 备 的 绝 对 号 与 相 对 号 设 备 的 绝 对 号 ： 计 算 机 系 统 对 每 一 台 设备 进 行 登 记 且 为 每 台 设 备 进 行 了 编 号 ，以 便 于 区 分 和 识 别 ， 称 为 设 备 的 绝 对 号 设 备 的 相 对 号 ： 由 用 户 对 自 己 需 要 使 用的 若 干 台 同 类 设 备 给 出 的 编 号 设备管理Copyright by Com puter Depar

8、tment 12 5.3.2 设 备 的 分 配 用 户 申 请 分 配 设 备 时 ， 用 “ 设 备 类 相对 号 ” 来 提 出 使 用 设 备 的 要 求 ， 而 与 实际 能 占 用 的 设 备 无 关 。 设 备独 立 性 设备管理Copyright by Com puter Department 13设备分配表 设 备 类 表 设 备 表 设备类 拥有的总台数 现存台数 设备表地址 打印机 输入机 1 2 1 1 绝对号 001 002 003 好/坏 好 好 好 分配否 未分配 已分配 未分配 作业名 J1 相对号 001 设备管理Copyright by Com puter

9、Department 14 设 备 如 何 分 配 ？用 户 申 请 使 用 某 类 设 备 查 设 备 类 表 现 存 台 数 =申 请 台 数 ？ 分 配 该 类设 备 ， 并 修改 设 备 类 表和 设 备 表 ，启 动 设 备等 待 是 否 用户A的作业J3申请使用一台打印机，分配否？ 用户B申请使用两台输入机，分配否？ 设备管理Copyright by Com puter Department 15设备分配表 设 备 类 表 设 备 表 设备类 拥有的总台数 现存台数 设备表地址 打印机 输入机 1 2 1 1 绝对号 001 002 003 好/坏 好 好 好 分配否 未分配 已分

10、配 未分配 作业名 J1 相对号 001 0已分配J3 * 设备管理Copyright by Com puter Department 16 设 备 如 何 回 收 ？根据作业名查找设备表 把标志修改成“未分配”，清除作业名 修改“设备类”表 作业J1执行完毕，如何回收？ 设备管理Copyright by Com puter Department 17设备分配表 设 备 类 表 设 备 表 设备类 拥有的总台数 现存台数 设备表地址 打印机 输入机 1 2 1 1 绝对号 001 002 003 好/坏 好 好 好 分配否 未分配 已分配 未分配 作业名 J1 相对号 001 未分配2 设备管

11、理Copyright by Com puter Department 18 1.现 代 计 算 机 系 统 不 允 许 用 户 直 接 启 动外 围 设 备 ， 这 是 为 了 （ ） A.统 一 由 通 道 程 序 控 制 B.统 一 由 通 道 程 序 启 动 C.防 止 用 户 错 误 启 动 外 设 D.处 理 外 围 设 备 的 中 断 事 件C 设备管理Copyright by Com puter Department 19 2.把 打 印 机 归 入 独 占 设 备 类 的 原 因 是 （ ） A.任 何 时 候 都 只 能 够 由 一 个 作 业 在 使 用 它 B.任 何 时

12、 候 都 只 能 够 由 一 个 进 程 在 使 用 它 C.一 旦 被 一 个 作 业 占 用 ， 在 该 作 业 结 束 前 不 允许 其 他 作 业 使 用 它 D.一 旦 被 一 个 作 业 占 用 ， 在 该 作 业 放 弃 它 之 前不 允 许 其 他 作 业 使 用 它 D 设备管理Copyright by Com puter Department 20 3、 从 使 用 角 度 对 下 列 外 围 设 备 进 行 分类 ， 属 于 可 共 享 的 设 备 是 ( ) A、 绘 图 仪 B、 键 盘 C、 打 印 机 D、 磁 盘 机 D 设备管理Copyright by Com

13、 puter Department 21 4 现 代 计 算 机 系 统 不 允 许 用 户 直 接 启 动 外 部设 备 的 动 机 并 非 是 为 了 （ ） A 减 轻 用 户 的 负 担 B 提 高 系 统 的 可 靠 性 C 提 高 信 息 在 主 存 储 器 和 外 设 间 传 输 的 效 率 D 实 现 对 外 设 的 分 配 与 回 收 C C 设备管理Copyright by Com puter Department 225.4 磁盘的调度 设备管理Copyright by Com puter Department 2302 1345磁头号 设备管理Copyright by

14、Com puter Department 24磁道系统对磁道从外向内进行编号，从0开始，称为磁道号扇区按磁盘旋转的反向、从0开始为每个扇区编号，称为“扇区号”012 0123 6 74 5块 设备管理Copyright by Com puter Department 25磁盘的访问时间构成 磁 盘 的 物 理 构 造 决 定 了 一 次 磁 盘 的I/O操 作 ， 物 理 记 录 的 位 置 必 须 由 柱 面号 ， 磁 头 号 （ 盘 面 号 ） ， 扇 区 号 三 个 参数 共 同 确 定 。 设备管理Copyright by Com puter Department 26寻找时间延 迟

15、时 间 设备管理Copyright by Com puter Department 27 5.4 磁 盘 的 驱 动 调 度执 行 一 次 磁 盘 的 / 需 要 花 费 的 时 间 ： 寻 找 时 间 ： 在 移 动 臂 的 带 动 下 ， 把磁 头 移 动 到 指 定 柱 面 所 需 要 的 时 间 。 延 迟 时 间 ： 将 指 定 的 扇 区 旋 转 到 磁头 下 所 需 要 的 时 间 。 传 输 时 间 ： 由 磁 头 进 行 读 /写 ， 完 成信 息 传 送 所 需 要 的 时 间等 待时 间 设备管理Copyright by Com puter Department 28要

16、使 磁 盘 利 用 率 高 ， 应 尽 量 减 少每 次 I/O操 作 的 访 问 时 间寻 找 时 间 约 占整 个 访 问 时 间的 设备管理Copyright by Com puter Department 29磁盘调度 移 臂 调 度 旋 转 调 度 目标：尽可能减少寻找时间目标：尽可能减少延迟时间 设备管理Copyright by Com puter Department 30 5.4.1 移 臂 调 度先 来 先 服 务 以 I/O请 求 到 达的 先 后 次 序 作为 磁 盘 调 度 的顺 序最短查找时间优先电 梯 调 度 策 略 设备管理Copyright by Com put

17、er Department 31 例 题 ： 假 定 某 磁 盘 共 有 200个 柱 面 ， 编 号 为0199， 如 果 当 前 正 在 为 访 问 125号 柱 面 的 请求 者 服 务 。 这 时 又 有 若 干 个 请 求 者 要 使 用 磁盘 ， 它 们 必 须 等 待 。 假 定 这 些 访 问 者 依 次 要访 问 的 柱 面 号 为 ： 86、 147、 91、 177、 94、150、 122、 175、 130.当 访 问 125号 柱 面 的 服务 结 束 后 ， 用 FCFS算 法 为 他 们 服 务 的 次 序 。 设备管理Copyright by Com pute

18、r Department 32磁 头 总 共 滑 过 了 507个 磁 道 的 距 离0 86 14791 17794 150122 175130125 先 来 先 服 务 调 度 算 法 设备管理Copyright by Com puter Department 33 “最 短 寻 找 时 间 优 先 ” 算 法 总 是 让 寻 找 时 间 最 短 的 那 个 请 求 访 问者 先 执 行 ， 而 不 管 访 问 者 到 来 的 先 后 次序 设备管理Copyright by Com puter Department 340 86 14791 17794 150122 175130125磁

19、头 总 共 滑 过 了 149个 磁 道 的 距 离 最 短 寻 找 时 间 优 先 设备管理Copyright by Com puter Department 35优 点 ：吞 吐 量 高平 均 相 应 时 间 低 缺 点 ： 对 用 户 的 服 务请 求 的 响 应 机 会不 均 等 设备管理Copyright by Com puter Department 36 前 两 种 算 法 ： 如 果 I/O请 求 很 多 ， 移 动 臂 就有 可 能 会 里 外 地 来 回 “ 振 动 ” ， 极 大 地 影 响 了输 入 /输 出 的 工 作 效 率 设备管理Copyright by Com

20、 puter Department 37电梯调度策 略 思 想 ： 选 择 请 求 队 列 中 ， 按 磁 臂 前 进方 向 其 所 在 柱 面 最 接 近 磁 头 的 访 问 请 求 作为 下 一 个 服 务 对 象 ， 直 到 该 方 向 无 访 问 请求 ， 磁 臂 才 改 变 方 向 ， 依 次 响 应 另 一 方 向的 访 问 请 求 。扫描策 略 设备管理Copyright by Com puter Department 38 由 于 此 调 度 算 法 与 移 动 臂当 前 的 移 动 方 向 有 关 ， 因 此移 动 臂 移 动 的 结 果 路 线 应 该有 两 个 情 况 。

21、 设备管理Copyright by Com puter Department 39磁 头 总 共 滑 过 了 146 个 磁 道 的 距 离0 86 14791 17794 150122 175130125 电 梯 调 度 策 略 设备管理Copyright by Com puter Department 40磁 头 总 共 滑 过 了 130个 磁 道 的 距 离0 86 14791 94 150122 175130125 电 梯 调 度 策 略 设备管理Copyright by Com puter Department 41 42.若 请 求 访 问 磁 盘 柱 面 2、 4、 7、 9的

22、要 求 已 经 依 次 到 达 ， 目 前 磁 头 位 于 柱 面 5，并 正 朝 着 柱 面 号 大 的 方 向 移 动 。 在 这 种情 况 下 ， 比 较 现 有 的 三 种 移 臂 调 度 算 法(先 来 先 服 务 、 最 短 寻 找 时 间 优 先 和 电 梯调 度 )， _算 法 需 移 动 的 柱 面 数最 多 。电梯调度算法 设备管理Copyright by Com puter Department 42 5.4.2 旋 转 调 度访 问 同 一 磁 头 下 的 不 同 编 号 扇 区 访 问 不 同 磁 头 下 的 不 同 编 号 扇 区 访 问 不 同 磁 头 下 的 相

23、 同 编 号 扇 区 对 先 到 达磁 头 下 的 扇区 进 行 信 息传 送 任意选择一个进行读写，其余的必须等扇区再次转到磁头下 设备管理Copyright by Com puter Department 43 例 如 ： 有 四 个 访 问 5号 柱 面 的 访 问 者 ，访 问 要 求 如 下 ：请 求 次 序 柱 面 号 磁 头 号 扇 区 号 5 4 15 1 55 4 55 2 8（1）（2）（3）（4）进 行 旋 转 调 度 后 ， 执 行 次 序 为 ： ( 1 )、（ 2） 、 （ 4） （ 3） 或（ 1） 、 （ 3） （ 4） （ 2） 设备管理Copyright b

24、y Com puter Department 44 49.对 于 一 个 每 磁 道 8个 扇 区 的 磁 盘 ， 若4个 访 问 柱 面 3的 请 求 A、 B、 C、 D同 时出 现 ， 它 们 对 应 的 (磁 头 号 ， 扇 区 号 )分别 是 (1， 2)、 (2， 2)、 (3， 5)、 (4， 4)，且 当 前 磁 头 在 扇 面 1的 位 置 。 请 给 出 进 行旋 转 调 度 后 ， 满 足 这 四 个 请 求 的 次 序 。ADCB或BDCA 设备管理Copyright by Com puter Department 45 信 息 在 磁 道 上 的 排 列 方 式 也

25、会 影 响 旋 转调 度 的 时 间 5.4.3 信 息 的 优 化 分 布 L1L2L6 L8L5L4L3 L7假 定 要 求 顺 序 处 理 这 8个 记 录 。 对 读 出 的 纪 录花 5ms处 理 。 磁 盘 转 速为 20ms/周 。 求 总 用 时 ？ 设备管理Copyright by Com puter Department 46 （ 1） 解 ： 由 磁 盘 转 速 为 20ms/转 得 ： 读 一 个 记录 所 需 时 间 为 （ ） ms。 从 L1记录 到 达 磁 头 下 开 始 计 时 ， 得 ： 从 开 始 读 记 录 L1到 处 理 完 L1用 时 为 从 处 理

26、 完 L1到 处 理 完 L2用 时 为 ：L2记 录 的 延 迟 时 间 +读 取 时 间 +处 理 时 间 = （ ） +（ ） +（ ） =（ ） 同 理 从 处 理 完 L2记 录 到 处 理 完 L3记 录 ， 。 。 。从 处 理 完 L7记 录 到 处 理 完 L8记 录 用 时 与 此 相 等 故 顺 序 处 理 完 这 些 记 录 总 用 时 为 （ ） +7（ ） =（ ）20ms8=2.5 2.5+5=7.5ms62.5 2.5 22.5 ms7.5ms22.5 ms 165ms 5 设备管理Copyright by Com puter Department 47 （ 2

27、） 为 节 省 处 理 时 间 ， 记 录 存 放 应 作 优化 ， 优 化 后 存 放 如 图 ： 优 化 后 ： 读 ;L1记 录 并 处 理L1用 时 仍 为 （ ） ， 但处 理 完 L1后 磁 头 正 好 到 达记 录 L2开 始 ， 故 接 着 直 接 可 以读 L2并 处 理 L2， 其 他 纪 录 处 理与 此 相 同 ， 中 间 无 延 迟 时 间 。故 优 化 后 总 用 时 8 （ ） =7.5ms 7.5ms 60ms L1L2 L6L8L5 L4L3L7 设备管理Copyright by Com puter Department 484l.通 过 记 录 在 磁 道

28、上 的 优 化 分 布 ， 可 以减 少 _时 间 。延迟58ms 设备管理Copyright by Com puter Department 49 5.5 设 备 的 启 动 和 I/O中 断 处 理主存外围设备输 入 输 出操 作 设备管理Copyright by Com puter Department 50 5.5.1 通 道四 种 / 控 制 方 式 ：查 询 方 式中 断 方 式直 接 内 存 存 取 方 式通 道 方 式 主 要 区 别 ： 处 理 器 和 外设 并 行 工 作的 方 式 和 程度 不 同 设备管理Copyright by Com puter Department

29、 51 查 询 方 式 循 环 测 试 方 式机 械 部 件设 备 控 制 器状 态 寄 存 器数 据 缓 冲 寄 存 器具 体 实 现 ： 设 备 启 动 时 ， 状 态 寄存 器 的 启 动 位 为 0， 此 时 外设 把 数 据 送 往 数 据 缓 冲 寄存 器 ， 并 状 态 位 置 1,CPU执行 完 一 条 指 令 后 测 试 状 态位 ， 是 1， 则 从 缓 冲 寄 存 器中 取 出 数 据 到 内 存 ， 否 则再 测 试 ， 直 到 状 态 位 为 1 0data1 CPU 设备管理Copyright by Com puter Department 52例 如 ： 打 印

30、机 打 印 一 行 需 要 60ms,在 查 询 方 式中 ,大 约 59.99msCPU都 处 于 循 环 等 待缺 点 ： 浪 费 CPU时 间 设备管理Copyright by Com puter Department 53 中 断 方 式 中 断 方 式 是 指 设 备 完 成 I/O操 作 后 ，主 动 向 CPU报 告 ， CPU只 用 少 量 时间 处 理 I/O中 断 ， 并 将 数 据 取 回 . 设备管理Copyright by Com puter Department 54例 如 ： 打 印 机 打 印 一 行 需 要 60ms,在 查 询方 式 中 ,大 约 59.99

31、msCPU都 处 于 循 环 等 待 ，若 采 用 中 断 方 式 ， CPU仅 花 费 0.1ms来 处理 I/O设 备 发 来 的 中 断 设备管理Copyright by Com puter Department 55 直 接 内 存 存 取 方 式 每 传 送 一 个数 据 不 会 产 生中 断 ， 只 有 本次 DMA传 送 的数 据 全 部 传 送完 毕 时 ， 才 产生 中 断 硬 盘 内存数 据 DMA方 式 ，用 于 批 量 的 数据 传 输erect emory cess 设备管理Copyright by Com puter Department 56 DMA方 式 只 能

32、 完 成 简 单 的 数 据 传送 ， 计 数 ， 内 存 地 址 加 1或 减 1操 作 ，不 能 满 足 复 杂 I/O操 作 请 求 设备管理Copyright by Com puter Department 57 5.5 通 道 方 式 又 称 I/O处 理 器 ， 是 专用 于 管 理 内 存 和 外 设之 间 信 息 交 换 的 小 型处 理 器 通 道 能 够 去 读 取 和 执 行 它 自 己 的 指 令 ， 指 令功 能 包 括 数 据 传 送 、 检 索 、 分 支 转 移 、 甚 至 简 单的 算 术 、 逻 辑 运 算大 、 中 型 计 算 机 系 统 和 高 档 微

33、机 系 统 中 普 遍 采 用 设备管理Copyright by Com puter Department 58 5.5.2 外 围 设 备 的 启 动CPU 输 入 输 出工 作通 道 执 行 通道 程 序 设备管理Copyright by Com puter Department 59 1. 通 道 程 序 若 干 条 通 道 命 令 （ CCW: Channel Command Word)组 成 的 程 序命 令 码数 据 主 存 地 址传 送 字 节 个 数标 识 码 设备管理Copyright by Com puter Department 600 7 8 31 32 39 40 6

34、3命令码 数据主存地址 标志码 传送字节个数 规 定 外 围 设 备所 执 行 的 动 作 ，主 要 有 三 类 ： 数据 传 输 类 、 通 道转 移 类 、 设 备 控 制 类 对 于 不 同 的 命令 ， 所 表 示 含义 不 同 通 道 程 序 即将 结 束 的 标志 。 “ 0”表示 本 条 命 令为 最 后 一 条 ，执 行 完 后 通道 程 序 结 束 。否 则 为 “ 非 0” 对 于 传 送 类 指 令 ， 指该 命 令 应 传 送 的 字 节 个 数 ，每 传 送 一 个 字 节 的 数 据 ，该 值 减 1 ， 直 至 为 0， 本次 传 送 结 束 设备管理Copyri

35、ght by Com puter Department 61 例 ： 任 务 ： 要 求 打 印 机 输 出 一 行 信 息 ：“ Operating System” 输 出 位 置 ： 新 的 一 页 第 四 行 信 息 存 放 位 置 ： 主 存 L号 开 始 的 区 域 ，含 空 格 共 16个 字 符 设备管理Copyright by Com puter Department 62 通 道 命 令 了 解 ： 命 令 码 07： 表 示 “ 走 纸 到 新 的 一 页 开 始 ” 命 令 码 EF： 表 示 “ 走 纸 三 行 ” 命 令 码 F9: 表 示 “ 打 印 一 行 信 息

36、 ” 标 志 码 60： 表 示 “ 还 有 后 继 指 令 ”07 EFF9命 令 码 数 据 主 存 地 址 标 志 码 传 送 字 节 个 数 L 00 0010 60 60 000000000000 00010001通道程序 设备管理Copyright by Com puter Department 63 2. 外 围 设 备 的 启 动编 写 通 道 程 序 CPU执 行 “ 启 动 I/O” 指 令 启 动 通 道 工 作 ，由 通 道 执 行 通 道 程 序 ， 控 制 设 备 进 行 输 入 输 出 工 作 完 成 “ I/O” 操 作 ， 通 道 向 CPU报 告 ，CPU处

37、 理 该 中 断 执行情况记录在CSW（通道状态字）中 设备管理Copyright by Com puter Department 64CPU主 存作 业 1作 业 2作 业 3输 入 机 打 印 机并 行 工 作 设备管理Copyright by Com puter Department 65 5.5.3 I/O中 断 事 件 的 处 理 I/O中 断 是 通 道 与 CPU之 间 协 调 工 作的 手 段 。 中 断 事 件 可 分 为 两 大 类 ：操作正常结束操作异常结束 设备管理Copyright by Com puter Department 66 操 作 正 常 结 束 CSW通

38、 道 状 态 字 内 容 为 ： 通 道 结 束 、 设备 结 束 、 控 制 器 结 束 时 表 示 正 常 结 束CPU查 设 备 分 配 表 ， 得 到 哪 个 作 业 （ 进 程 ） 使 用的 该 设 备 ， 并 把 该 作 业 的 状 态 由 “ 等 待 ” 变 为 “ 就 绪 ” 设备管理Copyright by Com puter Department 67 操 作 异 常 结 束接 口 错 通 道 程 序 错控 制 错 数 据 错通 道 程 序 复 执 打 印 机 纸 用 完磁 带 写 满 操 作 员 排 出 故 障 即 可 设备管理Copyright by Com puter

39、 Department 681。 在 主 机 I/0系 统 中 ， 通 道 是 （ ） A. I/0 端 口 B. 软 件 工 具 C. 数 据 通 道 D. I/O 专 用 处 理 机D 设备管理Copyright by Com puter Department 69 1 关 于 通 道 的 功 能 ， 不 正 确 的 描 述 是（ ） A 通 道 使 主 机 以 标 准 接 口 连 接 不 同 的 外 围 设备 B 通 道 使 CPU无 需 直 接 控 制 外 部 设 备 C 通 道 完 成 逻 辑 文 件 和 物 理 文 件 的 相 互 转 换 D 通 道 为 外 部 设 备 的 并 行

40、 工 作 创 造 了 条 件 2 并 非 由 通 道 完 成 的 工 作 是 （ ） A 执 行 “ 启 动 I O”指 令 B 控 制 指 定 设 备完 成 通 道 命 令 C 记 录 设 备 的 工 作 状 态 D 形 成 I O中 断C A 设备管理Copyright by Com puter Department 70 3.当 通 道 发 出 I/O中 断 请 求 后 ， 需 要 操作 员 进 行 干 预 的 情 况 是 （ ） A.了 解 I/O操 作 的 执 行 情 况 B.转 入 操 作 系 统 进 行 中 断 处 理 C.若 I/O操 作 异 常 ， 启 动 I/O复 执 D.

41、I/O复 执 失 败 D 设备管理Copyright by Com puter Department 71 4 I/O中 断 事 件 或 是 由 于 _ 的 执 行 引 起 ， 或 是 由 于 _ 的 原 因 而 引 起 。 通道程序外界 设备管理Copyright by Com puter Department 72 4.通 道 的 出 现 把 _从 耗 时 的 输 入 输出 操 作 中 解 放 出 来 。CPUCPU等待状态就绪状态 设备管理Copyright by Com puter Department 73DC 设备管理Copyright by Com puter Departmen

42、t 74 5.6 缓 冲 技 术 1.引 入 缓 冲 技 术 的 原 因可 以 提 高 CPU、 通 道 、 I/O设 备 间 并 行 操 作 程 度改 善 CPU和I/O设备之间速 度 不 匹 配的情况可以减 少 I/O对CPU的中 断次数 设备管理Copyright by Com puter Department 75 缓 冲 的 分 类 硬 件 缓 冲软 件 缓 冲专用的寄存器作为缓冲器内存中若干单元作为缓冲区 设备管理Copyright by Com puter Department 76 根 据 系 统 设 置 缓 冲 区 的 个 数 ， 可 以 分 为三 种 ： 单 缓 冲双 缓

43、冲缓 冲 池 设备管理Copyright by Com puter Department 77 单缓冲产 生 数 据 者 不 是 把 数 据 直 接 送 给 接 收 数 据 者 ,而是 把 数 据 送 入 到 所 设 置 的 缓 冲 区 中 。 接 收 数 据 者总 是 从 缓 冲 区 中 去 取 所 需 要 的 数 据 设备管理Copyright by Com puter Department 78双缓冲整 个 I/O的 路 线 是 先 1后 2， 并 且 交 替 进 行 设备管理Copyright by Com puter Department 79缓冲池既 用 于 输 入 ， 也 用 于

44、 输 出受 系 统 的 统 一 管 理 和 调 配 设备管理Copyright by Com puter Department 80在 缓 冲 池 中 有 3类 缓 冲 区 ， 一 类 现 在 用 于 输入 ； 一 类 现 在 用 于 输 出 ； 还 有 一 类 为 空 闲 ，既 可 用 于 输 入 ， 也 可 用 于 输 出 。 设备管理Copyright by Com puter Department 81（3）基于设备的分配特性 可以把系统中的设备分为独占设备、共享设备和虚拟设备三类。独占设备 共享设备 虚拟设备例如打 印 机、独享设备的使用具有排 它 性 。 磁 盘等设备,可以由几个用

45、户进程交 替地对它进行信息的读或写操作。利用某种技术，把独享设备“改 造”成可共享的设备 5.7. 虚拟设备 设备管理Copyright by Com puter Department 82CPU主 存作 业 1作 业 2作 业 3输 入 机 打 印 机作 业 4 作 业 一 、 二 执 行 过 程 中 分 别 提出 对 输 入 机 和 打 印 机 的 使 用 申请 ， 分 配 否 ？ 接 着 作 业 三 、 四执 行 过 程 中 也 分 别 提 出 对 输 入机 和 打 印 机 的 使 用 申 请 ， 分 配否 ？ 设备管理Copyright by Com puter Department

46、83虚拟设备 为 提 高 独 占 设 备 的 利 用 率 ， 从 而 提 高作 业 吞 吐 量 ， 通 过 某 种 技 术 ， 把 独 占设 备 模 拟 成 共 享 设 备 （ 用 户 感 觉 上 ） ，称 为 虚 拟 设 备 设备管理Copyright by Com puter Department 84 目 的 : 是 为 了 将 慢 速 的 独 占 设 备 改 造 成 多 个用 户 共 享 的 设 备 ， 以 提 高 设 备 的 利 用 率脱机外围设备操作联机同时外围设备操作 设备管理Copyright by Com puter Department 85 5.7.1 脱 机 外 围 设

47、 备 操 作一批作业信息外围计算机1磁盘主机计算机1执行结果作业信息执行结果外围计算机2结果 设备管理Copyright by Com puter Department 86 5.7.2 联 机 同 时 外 围 设 备 操 作实 现 这 一 功 能 的 技 术 称 为 SPOOLing技 术 设备管理Copyright by Com puter Department 87 SPOOLing系 统 中 实 现 虚 拟 设 备 的 软 件 功能 模 块 由 三 部 分 组 成 ：预 输 入 程 序缓 输 出 程 序井 管 理 程 序 预 先 把 作 业 的 全部 信 息 输 入 到 磁盘 的 输

48、入 井 中定 期 查 看 “ 输 出井 ” 中 是 否 有 等待 输 出 的 作 业 信息 。 如 果 有 ， 就启 动 输 出 设 备 进行 输 出 负 责 把 请 求 I/O设 备 的 工 作 转 化为 对 输 入 /输 出井 的 工 作 设备管理Copyright by Com puter Department 88预 输 入 程 序缓 输 出 程 序 输 入 井输 出 井作 业 执 行作 业结果 磁 盘 设备管理Copyright by Com puter Department 89 采 用 SPOOLing技 术 后 ， 读 卡 机 不用 等 待 作 业 执 行 完 毕 ， 就 可

49、以 输 入 其 它作 业 的 信 息 ， CPU也 不 用 等 待 读 卡 机 把作 业 输 入 和 打 印 机 把 作 业 的 结 果 信 息 打印 出 来 ， 这 样 既 提 高 了 CPU的 利 用 率 ，也 提 高 了 独 占 设 备 的 利 用 率 设备管理Copyright by Com puter Department 90问题1。 磁 带 、 磁 盘 这 样 的 存 储 设 备 都 是 以 （ ） 为单 位 与 内 存 进 行 信 息 交 换 的3、 操 作 系 统 采 用 缓 冲 技 术 ， 能 够 减 少 对 CPU的（ ） 次 数 ， 从 而 提 高 资 源 的 利 用

50、率 。A、 中 断 B、 访 问 C、 控 制 D、 依 赖 块A 设备管理Copyright by Com puter Department 91 40.某 程 序 逐 块 处 理 从 磁 盘 读 入 的 数 据 ，考 虑 到 CPU的 处 理 速 度 大 大 高 于 磁 盘 传输 的 速 度 ， 执 行 该 程 序 时 CPU的 利 用 率极 低 。 操 作 系 统 常 常 采 用 _技术 ， 以 缓 解 这 种 情 况 。缓冲技术 设备管理Copyright by Com puter Department 92 37、 由 于 处 理 器 的 执 行 速 度 与 外 围 设 备传 输 信

51、 息 的 速 度 不 匹 配 ， 影 响 了 进 程 的_， 使 进 程 的 _时 间 变 长 。 38、 采 用 斯 普 林 操 作 使 _设备 利 用 率 提 高 了 。 就 打 印 机 而 言 ， 采 用了 斯 普 林 操 作 后 ， 其 效 果 好 象 每 个 作 业都 拥 有 一 台 与 磁 盘 一 样 快 的 打 印 机 。 我们 把 此 类 操 作 系 统 模 拟 的 设 备 称 作_。独占设备虚拟设备执行速度周转时间 设备管理Copyright by Com puter Department 93 4、 CPU输 出 数 据 的 速 度 远 远 高 于 打 印 机 的 打印 速

52、 度 ， 为 了 解 决 这 一 矛 盾 ， 可 采 用 （ ） 。A、 并 行 技 术 B、 通 道 技 术 C、 缓 冲 技 术 D、 虚 存 技 术 5、 采 用 SPOOLing技 术 的 目 的 是 （ ） 。 A、 提 高 独 占 设 备 的 利 用 率 B、 提 高 主 机效 率 C、 减 轻 用 户 编 程 负 担 D、 提 高 程 序 的运 行 速 度 CA 设备管理Copyright by Com puter Department 947、 虚 拟 设 备 是 指 ( )A.允 许 用 户 使 用 比 系 统 中 具 有 的 物 理 设 备更 多 的 设 备B.允 许 用 户 以 标 准 化 方 式 来 使 用 物 理 设 备C.用 共 享 设 备 模 拟 独 占 设 备D.允 许 用 户 程 序 不 必 全 部 装 入 主 存 便 可 使用 系 统 的 设 备 C