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计算机操作系统 第五章　设备管理 本章目录 5.1 I/O系统 5.2 I/O控制方式 5.3 缓冲管理 5.4 I/O软件 5.5 设备分配 5.6 磁盘存储器的管理 2009年2个选择题2010年1个综合应用题(结合第四章)2011年2个选择题2012年2个选择题2013年2个选择题2014年 无 输入输出管理这一章是非重点。需要注意的地方是五种I/O控制方式和它们之间的对比，SPOOLING技术以及缓冲策略。可能的选择题点包括I/O设备的分类，通道的分类，I/O管理的目标与功能，应用结构，控制方式，I/O调度的相关概念，设备独立性相关的概念和原理，容错技术等。 进程I/请求(系统调用，逻辑设备名) →无关性(独立性)软件具体化→具体的物理设备(类型名，物理名，LUT) →分配程序(三层，四层I/O体系结构，缓冲)→设备处理程序(驱动程序，产生具体的操作序列,通道程序) →中断处理程序(唤醒进程) 5.1 I/O系统 总线型体系结构： 主机（CPU和内存）→设备控制器→设备，三层结构两级控制 引入通道后的体系结构： 主机（CPU和内存）→通道→设备控制器→设备，四层结构三级控制 操作系统设备管理功能的总体结构,分为两层： 设备无关层(独立层)和设备相关层(驱动层) 进一步划分为： 　　　设备中断处理程序 设备驱动程序 与设备无关的操作系统软件 用户级软件(用户空间的I/O软件) 设备管理的目标和功能 目标： （1）按用户需求提出的要求接入外部设备，系统按一定算法分配和管理控制，而用户不必关心设备的实际地址和控制指令 （2）尽量提高输入输出设备的利用率，例如，发挥主机与外设以及外设与外设之间的真正并行工作能力。 功能 （1）分配设备：按设备的不同类型和操作系统选设备的算法分配。包括分配相应的通道、设备控制器以及对未分配到的任务或作业进行排队等。 （2）控制和实现真正的输入输出操作。包括通道程序控制、启动设备、及时响应及处理中断讯号等。 （3）对输入输出缓冲区进行管理。例如，逻辑名的管理，多个缓冲区的分时以及串并行操作，同类多个外部设备的工作，避免“忙的忙”和“闲的闲”。 （4）在一些较大系统中实现虚拟设备技术。 I/O系统的层次以及每一层的主要功能 2009年 9、程序员利用系统调用打开I/O设备时，通常使用的设备标识是( Ａ ) A 逻辑设备名 B 物理设备名 C 主设备号 D 从设备号 2011年 26、用户程序发出磁盘I/O请求后，系统的正确处理流程是 A　用户程序→系统调用处理程序→中断处理程序→设备驱动程序 B　用户程序→系统调用处理程序→设备驱动程序→中断处理程序 C　用户程序→设备驱动程序→系统调用处理程序→中断处理程序 D　用户程序→设备驱动程序→中断处理程序→系统调用处理程序 2013年 25、用户程序发出磁盘I/O请求后，系统的处理流程是：用户程序→系统调用处理程序→设备驱动程序→中断处理程序。其中，计算数据所在磁盘的柱面号、磁头号、扇区号的程序是 A 用户程序 B 系统调用处理程序 C 设备驱动程序 D 中断处理程序 I/O软件的设计目标和原则 总体设计目标是高效率和通用性。前者是确保设备与CPU的并发性，后者尽可能地提供简单抽象、清晰而统一的接口，采用统一标准的方法，来管理所有的设备以及所需的I/O操作。 （１）设备无关性，访问文件数据的程序，与具体的物理设备无关 （２）出错处理：数据传输过程中出现的错误尽可能靠近硬件的地方处理。 （３）同步/异步传输：CPU并行工作，为异步。阻塞方式，称为同步。 （４）缓冲技术： 需要理解并掌握的问题 设备类型 通道类型：什么类型的通道可以连接什么类型的设备，通道程序 四种数据传送控制方式 缓冲池下的四种工作模式 SPOOLing技术 磁盘调度算法 1.I/O设备 (1)I/O设备的类型 按设备的操作特性（或按用途）:存储设备和输入/输出设备 按传输速率分类:低速设备、中速设备和高速设备 按信息交换的单位分类：块设备和字符设备。 按设备的共享属性（或按资源分配角度）分类：独占设备（所有字符型设备有磁带机）、共享设备（除磁带机以外的所有块设备）和虚拟设备。 按设备的使用方式：输入设备、输出设备、输入/输出设备 按设备的从属关系：系统设备和用户设备 输入输出型设备包括： （1）人-机输入输出设备：键盘、扫描仪、打印机、绘图仪、数码相机等 （2）机-机输入输出型设备（通信设备）：网卡、调制解调器 存储型设备：磁带机、磁盘机、光盘机等 （2）设备与控制器之间的接口：三类信号线 数据信号线、控制信号线和状