計(jì)算機(jī)等級(jí)考試四級(jí)復(fù)習(xí)綱要
1.引言
在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，除了處理器和主存之外，其他的大部分硬設(shè)備種類繁多，特性各異，操作方式的差異很大，從而使操作系統(tǒng)的設(shè)備管理變得十分繁雜。
�。�1）設(shè)備的類型20世紀(jì)80年代以來(lái)，由于個(gè)人計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，外部設(shè)備更趨多樣化、復(fù)雜化和智能化。例如網(wǎng)卡、仿真終端、虛擬終端、Windows終端和X-Windows終端。為簡(jiǎn)化設(shè)備管理程序，常對(duì)設(shè)備進(jìn)行分類:①按數(shù)據(jù)組織方式:字符設(shè)備（常對(duì)應(yīng)于慢速設(shè)備）和塊設(shè)備（常對(duì)應(yīng)于快速設(shè)備）。②按資源性能性質(zhì):獨(dú)占設(shè)備（如終端、打印機(jī)），共享設(shè)備（如磁盤(pán)），虛擬設(shè)備（采用某種技術(shù)，將高速設(shè)備如磁盤(pán)虛擬化為多個(gè)“高速”讀卡機(jī)和打印機(jī)，以提高系統(tǒng)效率，這也稱為spoolˉing（假脫機(jī)）技術(shù)。
�。�2）設(shè)備管理的功能設(shè)備管理是對(duì)計(jì)算機(jī)輸入/輸出系統(tǒng)的管理，其主要任務(wù)是:實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的分配和回收;啟動(dòng)外部設(shè)備;控制輸入/輸出設(shè)備與處理器或主存之間交換數(shù)據(jù);實(shí)現(xiàn)對(duì)磁盤(pán)的調(diào)度;處理設(shè)備的中斷，實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備等。
（3）數(shù)據(jù)傳輸控制方式外部設(shè)備和主存之間常用的傳輸控制方式有4種:
�、俪绦蚩刂品绞�。處理器啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸，然后等設(shè)備完成。程序控制方式不能實(shí)現(xiàn)并發(fā)。
�、谥袛喾绞�。中斷方式的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程是這樣的，進(jìn)程啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸（如讀）后，該進(jìn)程放棄處理器，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完成，設(shè)備控制器產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，中斷處理程序?qū)?shù)據(jù)傳輸工作處理以后，讓相應(yīng)進(jìn)程成為就緒狀態(tài)。以后，該進(jìn)程就可以得到所需要的數(shù)據(jù)。
�、壑苯哟鎯�(chǔ)訪問(wèn)（DMA）方式。其基本思想是外部設(shè)備和主存之間開(kāi)辟直接的數(shù)據(jù)交換通路。除了控制狀態(tài)寄存器和數(shù)據(jù)緩沖寄存器之外，DMA控制器中還包括傳輸字節(jié)計(jì)數(shù)器、主存地址寄存器等。DMA方式采用竊取（或挪用）處理器的工作周期和控制總線而實(shí)現(xiàn)輔助存儲(chǔ)器和主存之間的數(shù)據(jù)交換。有的DMA方式也采用總線浮起方式傳輸大批量數(shù)據(jù)。
�、茉O(shè)備連接現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)對(duì)外部設(shè)備的控制常分為3個(gè)層次，即通道、控制器和設(shè)備�？刂圃O(shè)備的`軟件分為與設(shè)備有關(guān)的和與設(shè)備無(wú)關(guān)的兩大類。前者與具體的設(shè)備類型有關(guān)，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序就是與設(shè)備有關(guān)的;與設(shè)備無(wú)關(guān)的軟件主要用于在用戶一級(jí)提供統(tǒng)一的接口，包括處理控制器的公共部分。需要處理的內(nèi)容包括:為設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序提供統(tǒng)一的接口、設(shè)備命名、設(shè)備分配與回收、錯(cuò)誤報(bào)告、塊設(shè)備空間管理、緩沖管理等等。
�。�4）組塊與緩沖通常高速外設(shè)的輸入輸出操作是以塊為單位的，如磁盤(pán)塊的大小是固定的。所謂塊，又稱為物理記錄，是實(shí)際從設(shè)備讀取或?qū)懙皆O(shè)備上的信息單位。相應(yīng)的邏輯記錄是從用戶觀點(diǎn)考察的一個(gè)信息單位。為了提高輔助存儲(chǔ)器尤其是磁帶的利用率，一般由若干邏輯記錄組成一個(gè)物理記錄，這稱為組塊技術(shù)。緩沖是一種暫存技術(shù)。它利用某個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備，在數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程中進(jìn)行暫時(shí)的存儲(chǔ)。緩沖技術(shù)的引入，有效地改善了處理器與輸入輸出設(shè)備之間速度不匹配的情況，也減少了設(shè)備的中斷請(qǐng)求次數(shù)。緩沖技術(shù)可以采用硬件緩沖和軟件緩沖兩種。硬件緩沖是利用專門(mén)的硬件寄存器作為緩沖區(qū);軟件緩沖是利用操作系統(tǒng)的管理，用主存中的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域作為緩沖區(qū)，進(jìn)而可以形成緩沖池。
（5）虛設(shè)備采用假脫機(jī)技術(shù)，可以將低速的獨(dú)占設(shè)備改造成一種可共享的設(shè)備，而且一臺(tái)物理設(shè)備可以對(duì)應(yīng)若干臺(tái)虛擬的同類設(shè)備。假脫機(jī)簡(jiǎn)稱spooling，是利用多道程序技術(shù)，采用一組程序或進(jìn)程模擬一臺(tái)輸入輸出處理機(jī)，脫機(jī)輸出是使用虛設(shè)備技術(shù)的典型例子。在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，每個(gè)窗口可以用一臺(tái)設(shè)備來(lái)模擬自身，如常見(jiàn)的多窗口技術(shù)，即在一個(gè)終端上開(kāi)多個(gè)窗口，每個(gè)窗口可以獨(dú)立地進(jìn)行顯示，以監(jiān)視用戶不同任務(wù)的執(zhí)行情況，這是**縮小顯示區(qū)域、平鋪或重疊顯示來(lái)模擬多個(gè)顯示器的。
2.設(shè)備的分配
設(shè)備分配的原則是按照設(shè)備特性和用戶要求來(lái)決定的。設(shè)備分配的目的是既要充分發(fā)揮設(shè)備的使用效率，盡可能地讓設(shè)備忙;又要避免形成死鎖;另外，還要做到設(shè)備的獨(dú)立性，即用戶程序面對(duì)的是邏輯設(shè)備，分配程序?qū)⒃谙到y(tǒng)中把邏輯設(shè)備轉(zhuǎn)換成物理設(shè)備之后，再根據(jù)要求的物理設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行分配。設(shè)備分配有兩種方法，即靜態(tài)分配方法和動(dòng)態(tài)分配方法。靜態(tài)分配方法是在用戶作業(yè)開(kāi)始執(zhí)行之前，系統(tǒng)一次分配該作業(yè)所需求的全部設(shè)備、控制器和通道，一旦分配之后，這些設(shè)備、控制器和通道就一直為該作業(yè)所占有，直到該作業(yè)終止而撤消。顯然，設(shè)備的使用效率低。動(dòng)態(tài)分配在進(jìn)程運(yùn)行過(guò)程中根據(jù)運(yùn)行的需要而進(jìn)行。當(dāng)進(jìn)程需要設(shè)備時(shí)，**系統(tǒng)調(diào)用命令申請(qǐng)?jiān)O(shè)備，由系統(tǒng)按照設(shè)定的策略分配相應(yīng)的設(shè)備、控制器和通道給進(jìn)程，一旦用完以后，便立即釋放。動(dòng)態(tài)分配方法有利于提高設(shè)備的利用率，但如果分配算法選用不當(dāng)，有可能產(chǎn)生死鎖。
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