計算機等級考試四級復習綱要
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)的設備管理變得十分繁雜。
（1）設備的類型20世紀80年代以來，由于個人計算機、網(wǎng)絡的發(fā)展，外部設備更趨多樣化、復雜化和智能化。例如網(wǎng)卡、仿真終端、虛擬終端、Windows終端和X-Windows終端。為簡化設備管理程序，常對設備進行分類:①按數(shù)據(jù)組織方式:字符設備（常對應于慢速設備）和塊設備（常對應于快速設備）。②按資源性能性質(zhì):獨占設備（如終端、打印機），共享設備（如磁盤），虛擬設備（采用某種技術，將高速設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。
�。�2）設備管理的功能設備管理是對計算機輸入/輸出系統(tǒng)的管理，其主要任務是:實現(xiàn)對外部設備的分配和回收;啟動外部設備;控制輸入/輸出設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;處理設備的中斷，實現(xiàn)虛擬設備等。
�。�3）數(shù)據(jù)傳輸控制方式外部設備和主存之間常用的傳輸控制方式有4種:
�、俪绦蚩刂品绞�。處理器啟動數(shù)據(jù)傳輸，然后等設備完成。程序控制方式不能實現(xiàn)并發(fā)。
�、谥袛喾绞健Ｖ袛喾绞降臄�(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，當數(shù)據(jù)傳輸完成，設備控制器產(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)。
�、壑苯哟鎯υL問（DMA）方式。其基本思想是外部設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備連接現(xiàn)代計算機系統(tǒng)，系統(tǒng)對外部設備的控制常分為3個層次，即通道、控制器和設備。控制設備的`軟件分為與設備有關的和與設備無關的兩大類。前者與具體的設備類型有關，設備驅(qū)動程序就是與設備有關的;與設備無關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:為設備驅(qū)動程序提供統(tǒng)一的接口、設備命名、設備分配與回收、錯誤報告、塊設備空間管理、緩沖管理等等。
（4）組塊與緩沖通常高速外設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，是實際從設備讀取或?qū)懙皆O備上的信息單位。相應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。緩沖是一種暫存技術。它利用某個存儲設備，在數(shù)據(jù)的傳輸過程中進行暫時的存儲。緩沖技術的引入，有效地改善了處理器與輸入輸出設備之間速度不匹配的情況，也減少了設備的中斷請求次數(shù)。緩沖技術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）虛設備采用假脫機技術，可以將低速的獨占設備改造成一種可共享的設備，而且一臺物理設備可以對應若干臺虛擬的同類設備。假脫機簡稱spooling，是利用多道程序技術，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備技術的典型例子。在現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中，每個窗口可以用一臺設備來模擬自身，如常見的多窗口技術，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.設備的分配
設備分配的原則是按照設備特性和用戶要求來決定的。設備分配的目的是既要充分發(fā)揮設備的使用效率，盡可能地讓設備忙;又要避免形成死鎖;另外，還要做到設備的獨立性，即用戶程序面對的是邏輯設備，分配程序?qū)⒃谙到y(tǒng)中把邏輯設備轉(zhuǎn)換成物理設備之后，再根據(jù)要求的物理設備狀態(tài)進行分配。設備分配有兩種方法，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)所需求的全部設備、控制器和通道，一旦分配之后，這些設備、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。當進程需要設備時，**系統(tǒng)調(diào)用命令申請設備，由系統(tǒng)按照設定的策略分配相應的設備、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備的利用率，但如果分配算法選用不當，有可能產(chǎn)生死鎖。
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