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操作系统第五章答案.doc
第五章 设备管理
1、试说明设备控制器的组成。P163
答:设备控制器的组成由设置控制器与处理机的接口;设备控制器与设备的接口;I/O 逻辑。
2、为了实现CPU与设备控制器间的通信,设备控制器应具备哪些功能?P162-P163
答:基本功能:接收和识别命令;数据交换;标识和报告设备的状态;地址识别;数据缓冲;差错控制。
3、什么是字节多路通道?什么是数组选择通道和数组多路通道?P164-P165
答:1、字节多路通道:这是一种按字节交叉方式工作的通道。它通常都含有许多非分配型子通道,其数量可从几十到数百个,每个子通道连接一台I/O 设备,并控制该设备的I/O 操作。这些子通道按时间片轮转方式共享主通道。只要字节多路通道扫描每个子通道的速率足够快,而连接到子通道上的设备的速率不是太高时,便不致丢失信息。2、数组选择通道:字节多路通道不适于连接高速设备,这推动了按数组方式进行数据传送的数组选择通道的形成。3、数组多路通道:数组选择通道虽有很高的传输速率,但它却每次只允许一个设备数据。数组多
路通道是将数组选择通道传输速率高和字节多路通道能使各子通道(设备)分时并行操作的优点相结合而形成的一种新通道。它含有多个非分配型子通道,因而这种通道既具有很多高的数据传输速率,又能获得令人满意的通道利用率。
4、如何解决因通道不足而产生的瓶颈问题?P166
答:解决“瓶颈”问题的最有效的方法,便是增加设备到主机间的通路而不增加通道,就是把一个设备连接到多个控制器上,而一个控制器又连接到多个通道上。多通路方式不仅解决了“瓶颈”问题。而且提高了系统的可靠性,因为个别通道或控制器的故障不会使设备和存储器之间没有通路。
5、试对VESA及PCI两种总线进行比较。P167
答:1、VESA 该总线的设计思想是以低价位迅速点领市场。VESA 总线的带宽为32 位,最高传输速率为132Mb/s。VESA 总线仍存在较严重的缺点,它所能连接的设备数仅为2—4 台,在控制器中无缓冲,故难于适应处理器速度的不断提高,也不能支持后来出现的Pentium 微机。2、PC 随着Pentium 系列芯片的推出,PCI 在CPU 和外设间插入一复杂的管理层,用于协调数据传输和提供一致的接口。在管理层中配有数据缓冲,通过该缓冲可将线路的驱动能力放大,使PCI 最多能支持10 种外设,并使高时钟频率的CPU 能很好地运行,最大传输速率可达132Mb/s。PCI 即可连接ISA、EISA 等传统型总线,又可支持Pentium 的64 位系统,是基于奔腾等新一代微处理器而发展的总线。
6、试说明推动I/O控制发展的主要因素是什么?P167
答:在I/O 控制方式的整个发展过程中,始终贯穿着这样一条宗旨,即尽量减少主机对I/O 控制的干预,把主机从繁杂的I/O 控制事务中解脱出来,以便更多地去完成数据处理任务。
7、有哪几种I/O控制方式?各适用于何种场合?P167-P170
答:1、程序I/O 方式:2、中断驱动I/O 控制方式:3、直接存储器访问(DMA)4、I/O 通道控制方式:
8、试说明DMA的工程流程。P170图要画
答:当CPU 要从磁盘读入一数据块时,便向磁盘控制器发送一条读命令。该命令被送到其中的命令寄存器(CR)中。同时,还须发送本次要将数据读入的内存起始目标地址,该地址被送入内存地址寄存器(MAR)中;本次要读数据的字(节)数则送入数据计数器(DC)中,还须将磁盘中的源地址直接送至DMA 控制器的I/O 控制逻辑上,然后启动DMA 控制器进行数据传送,以后CPU 便可去处理其它任务。此后,整个数据传送过程便由DMA控制器进行控制。当DMA 控制器已从磁盘中读入一个字(节)的数据送入数据寄存器(DR)后,再挪用一个存储器周期,将该字(节)传送到MAR 所指示的内存单元中。按着便对MAR 内容加1,将DC 内容减1.若减1 后,DC 内容不为0,表示传送未完,便继续传送下一个字(节);否则,由DMA 控制器发出中断请求。
9、引入缓冲的主要原因是什么?P172
答:1、缓和CPU和I/O设备间速度不匹配的矛盾。
2、减少对CPU的中断次数。
3、提高CPU和I/O设备之间的并行性。
10. 在单缓冲情况下,为什么系统对一块数据的处理时间为max(C, T)+M ??
答:在块设备输入时,假定从磁盘把一块数据输入到缓冲区的时间为T;操作系统将缓冲区数据传送给用户区的时间为M;而CPU 对这一块数据进行计算得时间为C。在单缓冲情况下,由于设备的输入操作和CPU 的处理操作可以并行,所以系统对每一整块数据的处理时间为max(C, T) + M。
11. 为什么在双缓冲情况下,系统对一块数据的处理时间为max(C, T)?
答:该方式又称缓冲对换方式,在设备输入时,先将
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