計算機等級考試四級復(fù)習(xí)綱要
1.引言
在計算機系統(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，由于個人計算機、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。為簡化設(shè)備管理程序，常對設(shè)備進行分類:①按數(shù)據(jù)組織方式:字符設(shè)備（常對應(yīng)于慢速設(shè)備）和塊設(shè)備（常對應(yīng)于快速設(shè)備）。②按資源性能性質(zhì):獨占設(shè)備（如終端、打印機），共享設(shè)備（如磁盤），虛擬設(shè)備（采用某種技術(shù)，將高速設(shè)備如磁盤虛擬化為多個“高速”讀卡機和打印機，以提高系統(tǒng)效率，這也稱為spoolˉing（假脫機）技術(shù)。
（2）設(shè)備管理的功能設(shè)備管理是對計算機輸入/輸出系統(tǒng)的管理，其主要任務(wù)是:實現(xiàn)對外部設(shè)備的分配和回收;啟動外部設(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);實現(xiàn)對磁盤的調(diào)度;處理設(shè)備的中斷，實現(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:
①程序控制方式。處理器啟動數(shù)據(jù)傳輸，然后等設(shè)備完成。程序控制方式不能實現(xiàn)并發(fā)。
②中斷方式。中斷方式的數(shù)據(jù)傳輸過程是這樣的，進程啟動數(shù)據(jù)傳輸（如讀）后，該進程放棄處理器，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完成，設(shè)備控制器產(chǎn)生中斷請求，中斷處理程序?qū)?shù)據(jù)傳輸工作處理以后，讓相應(yīng)進程成為就緒狀態(tài)。以后，該進程就可以得到所需要的數(shù)據(jù)。
③直接存儲訪問（DMA）方式。其基本思想是外部設(shè)備和主存之間開辟直接的數(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)計數(shù)器、主存地址寄存器等。DMA方式采用竊�。ɑ蚺灿茫┨幚砥鞯墓ぷ髦芷诤涂刂瓶偩�而實現(xiàn)輔助存儲器和主存之間的數(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)代計算機系統(tǒng)，系統(tǒng)對外部設(shè)備的控制常分為3個層次，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)動程序就是與設(shè)備有關(guān)的;與設(shè)備無關(guān)的軟件主要用于在用戶一級提供統(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)動程序提供統(tǒng)一的接口、設(shè)備命名、設(shè)備分配與回收、錯誤報告、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，如磁盤塊的大小是固定的。所謂塊，又稱為物理記錄，是實際從設(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考察的一個信息單位。為了提高輔助存儲器尤其是磁帶的利用率，一般由若干邏輯記錄組成一個物理記錄，這稱為組塊技術(shù)。緩沖是一種暫存技術(shù)。它利用某個存儲設(shè)備，在數(shù)據(jù)的傳輸過程中進行暫時的存儲。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，用主存中的一個或多個區(qū)域作為緩沖區(qū)，進而可以形成緩沖池。
�。�5）虛設(shè)備采用假脫機技術(shù)，可以將低速的獨占設(shè)備改造成一種可共享的設(shè)備，而且一臺物理設(shè)備可以對應(yīng)若干臺虛擬的同類設(shè)備。假脫機簡稱spooling，是利用多道程序技術(shù)，采用一組程序或進程模擬一臺輸入輸出處理機，脫機輸出是使用虛設(shè)備技術(shù)的典型例子。在現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中，每個窗口可以用一臺設(shè)備來模擬自身，如常見的多窗口技術(shù)，即在一個終端上開多個窗口，每個窗口可以獨立地進行顯示，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、平鋪或重疊顯示來模擬多個顯示器的。
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)備的獨立性，即用戶程序面對的是邏輯設(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)進行分配。設(shè)備分配有兩種方法，即靜態(tài)分配方法和動態(tài)分配方法。靜態(tài)分配方法是在用戶作業(yè)開始執(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。動態(tài)分配在進程運行過程中根據(jù)運行的需要而進行。當(dāng)進程需要設(shè)備時，**系統(tǒng)調(diào)用命令申請設(shè)備，由系統(tǒng)按照設(shè)定的策略分配相應(yīng)的設(shè)備、控制器和通道給進程，一旦用完以后，便立即釋放。動態(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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