[精选]第5章_设备管理.pptx

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1、第五章 设备管理l“设备设备泛指计算机系统中的泛指计算机系统中的外部设备外部设备，即除即除CPUCPU和内存和内存以外的其他所有设备。以外的其他所有设备。l除了进行实际除了进行实际I/O操作的设备外，还包操作的设备外，还包括括设备控制器设备控制器、DMADMA控制器控制器、中断控制器中断控制器、I/OI/O处理器处理器等支持设备。等支持设备。1磁带机硬盘光盘绘图仪扫描仪键盘打印机25.1 设备管理的功能设备管理的功能 实现对外围设备分配与回收。按照设备类型和相应的分配算法决按照设备类型和相应的分配算法决定将定将I/OI/O设备分配给要求使用该设备的进设备分配给要求使用该设备的进程。凡未分配到所

2、需设备的进程被放入程。凡未分配到所需设备的进程被放入一个等待队列。一个等待队列。3 实现外围设备的启动 现现代代计计算算机机系系统统不允许用用户户直直接接启启动动外围设备。外围设备。启动工作由工作由系统统一来做。统一来做。实现对磁盘的驱动调度 假设干个用户的信息都可以存放在磁盘上，但每一时刻只能为一个用户存取信息。这就涉及到磁盘调度的问题。4 处理外围设备的中断事件 现现代代计计算算机机系系统统中的外围设备基本上都是由中断驱动的，当“信息传送结束或“传送过程中出现某些事件时，会产生中断，CPU暂停正执行的程序转去处理该中断。实现虚拟设备 把模拟成共享的独占设备，称为虚拟设备。55.2 设备的分

3、类设备的分类计算机系统配有各种各样的设备，常计算机系统配有各种各样的设备，常见的有显示器、键盘、打印机、磁带机、见的有显示器、键盘、打印机、磁带机、磁盘机、光盘、激光打印机、绘图仪、磁盘机、光盘、激光打印机、绘图仪、鼠标、图形数字化仪器，声音输入输出鼠标、图形数字化仪器，声音输入输出设备等等。可以从不同的角度去对外部设备等等。可以从不同的角度去对外部设备进行分类。设备进行分类。6基于设备的基于设备的附属附属关系关系系统设备系统设备：操作系统生成时就纳入：操作系统生成时就纳入系系统管理范围统管理范围的设备就是系统设备，通常的设备就是系统设备，通常也称为也称为“标准设备。标准设备。7 用户设备用户

4、设备：在完成任务过程中，：在完成任务过程中，用户特殊需要用户特殊需要的设备称为用户设备。的设备称为用户设备。由于这些是操作系统生成时未经登记由于这些是操作系统生成时未经登记的非标准设备，因此需安装的非标准设备，因此需安装设备驱动设备驱动程序程序等。等。82设备中的数据组织方式设备中的数据组织方式块设备块设备 字符设备字符设备 快速设备慢速设备93基于设备的基于设备的分配分配特性特性 可以把系统中的设备分为可以把系统中的设备分为独占独占设备、设备、共享共享设备和设备和虚拟虚拟设备三类。设备三类。独占设备独占设备 共享设备共享设备 虚拟设备虚拟设备例如例如打印机打印机、独享设、独享设备的使用具有备

5、的使用具有排它性。排它性。磁盘等设备等设备,可以由几个用户可以由几个用户进程进程交替地对地对它进行信息的读它进行信息的读或写操作。或写操作。利用某种技术，把利用某种技术，把独享设备独享设备“改造改造成可共享的设备成可共享的设备105.3 独占设备的分配5.3.1 设备的绝对号与相对号 设备的绝对号：计算机系统对每一台设备进行登记且为每台设备进行了编号，以便于区分和识别，称为设备的绝对号 设备的相对号：由用户对自己需要使用的假设干台同类设备给出的编号115.3.2 设备的分配设备的分配 用户申请分配设备时，用用户申请分配设备时，用“设备类相设备类相对号来提出使用设备的要求，而与实对号来提出使用设

6、备的要求，而与实际能占用的设备无关。际能占用的设备无关。设备设备独立性独立性 12设设备备分分配配表表设备类表设备类表 设备表设备表 设备类设备类 拥有的拥有的总台数总台数 现存现存台数台数 设备设备表地址表地址 打印机打印机 输入机输入机 1 2 1 1 绝对号绝对号 001 002 003 好好/坏坏 好好 好好 好好 分配否分配否 未分配未分配 已分配已分配 未分配未分配 作业名作业名 J1 相对号相对号 001 13设备如何分配？设备如何分配？用户申请使用某类设备用户申请使用某类设备 查设备类表查设备类表 现存台数现存台数=申请台数？申请台数？分配该类分配该类设备，并修设备，并修改设备

7、类表改设备类表和设备表，和设备表，启动设备启动设备等等 待待 是是 否否 用户用户A的作业的作业J3申请使用一台打印机，分配否？申请使用一台打印机，分配否？用户用户B申请使用两台输入机，分配否？申请使用两台输入机，分配否？14设设备备分分配配表表设备类表设备类表 设备表设备表 设备类设备类 拥有的拥有的总台数总台数 现存现存台数台数 设备设备表地址表地址 打印机打印机 输入机输入机 1 2 1 1 绝对号绝对号 001 002 003 好好/坏坏 好好 好好 好好 分配否分配否 未分配未分配 已分配已分配 未分配未分配 作业名作业名 J1 相对号相对号 001 0已分配已分配J3*15设备如何

8、回收？设备如何回收？根据作业名查找设备表根据作业名查找设备表 把标志修改成把标志修改成“未分配，去除作业名未分配，去除作业名 修改修改“设备类表设备类表 作业作业J1执行完毕，如何回收？执行完毕，如何回收？16设设备备分分配配表表设备类表设备类表 设备表设备表 设备类设备类 拥有的拥有的总台数总台数 现存现存台数台数 设备设备表地址表地址 打印机打印机 输入机输入机 1 2 1 1 绝对号绝对号 001 002 003 好好/坏坏 好好 好好 好好 分配否分配否 未分配未分配 已分配已分配 未分配未分配 作业名作业名 J1 相对号相对号 001 未分配未分配2171.现代计算机系统不允许用户直

9、接启动外围设备，这是为了A.统一由通道程序控制B.统一由通道程序启动C.防止用户错误启动外设D.处理外围设备的中断事件C182.把打印机归入独占设备类的原因是A.任何时候都只能够由一个作业在使用它B.任何时候都只能够由一个进程在使用它C.一旦被一个作业占用，在该作业结束前不允许其他作业使用它D.一旦被一个作业占用，在该作业放弃它之前不允许其他作业使用它D193、从使用角度对以下外围设备进行分类，、从使用角度对以下外围设备进行分类，属于可共享的设备是属于可共享的设备是 A、绘图仪、绘图仪B、键盘、键盘C、打印机、打印机D、磁盘机、磁盘机D204现代计算机系统不允许用户直接启动外部现代计算机系统不

10、允许用户直接启动外部设备的动机并非是为了设备的动机并非是为了 A减轻用户的负担减轻用户的负担B提高系统的可靠性提高系统的可靠性C提高信息在主存储器和外设间传输的效率提高信息在主存储器和外设间传输的效率D实现对外设的分配与回收实现对外设的分配与回收CC215.4 磁盘的调度 22021345磁头号磁头号23磁道磁道系统对系统对磁道从磁道从外向内外向内进行编进行编号，从号，从0开始，开始，称为磁称为磁道号道号扇区扇区按磁盘旋按磁盘旋转的反向、转的反向、从从0开始开始为每个扇为每个扇区编号，区编号，称为称为“扇扇区号区号01201236745块块24磁盘的访问时间构成 磁盘的物理构造决定了一次磁盘的

11、磁盘的物理构造决定了一次磁盘的I/O操作，物理记录的位置必须由操作，物理记录的位置必须由柱面柱面号号，磁头号磁头号盘面号盘面号，扇区号，扇区号三个参三个参数共同确定。数共同确定。25寻找时间寻找时间延迟时间延迟时间265.4 磁盘的驱动调度执行一次磁盘的执行一次磁盘的/需要花费的时间：需要花费的时间：寻找时间：在移动臂的带动下，把磁寻找时间：在移动臂的带动下，把磁头移动到指定柱面所需要的时间。头移动到指定柱面所需要的时间。延迟时间：将指定的扇区旋转到磁头延迟时间：将指定的扇区旋转到磁头下所需要的时间。下所需要的时间。传输时间：由磁头进行读传输时间：由磁头进行读/写，完成写，完成信息传送所需要的

12、时间信息传送所需要的时间等待等待时间时间27要使磁盘利用率高，应尽量减少要使磁盘利用率高，应尽量减少每次每次I/OI/O操作的访问时间操作的访问时间寻找时间约占寻找时间约占整个访问时间整个访问时间的的28磁磁盘盘调调度度移臂调度移臂调度 旋转调度旋转调度 目标：尽可目标：尽可能减少寻找能减少寻找时间时间目标：尽可目标：尽可能减少延迟能减少延迟时间时间295.4.1 移臂调度先来先效劳先来先效劳以以I/OI/O请求到达请求到达的先后次序作的先后次序作为磁盘调度的为磁盘调度的顺序顺序最短查找时间优先最短查找时间优先电梯调度策略电梯调度策略30例题：假定某磁盘共有例题：假定某磁盘共有200200个柱

13、面，编号为个柱面，编号为01990199，如果当前正在为访问，如果当前正在为访问125125号柱面的请号柱面的请求者效劳。这时又有假设干个请求者要使用求者效劳。这时又有假设干个请求者要使用磁盘，它们必须等待。假定这些访问者依次磁盘，它们必须等待。假定这些访问者依次要访问的柱面号为：要访问的柱面号为：8686、147147、9191、177177、9494、150150、122122、175175、130.130.当访问当访问125125号柱面的效号柱面的效劳结束后，用劳结束后，用FCFSFCFS算法为他们效劳的次序。算法为他们效劳的次序。31磁头总共滑过了磁头总共滑过了507507个磁道的距离

14、个磁道的距离0 0868614714791911771779494150150122122175175130130125125先来先效劳调度算法先来先效劳调度算法 32“最短寻找时间优先算法最短寻找时间优先算法 总是让寻找时间最短的那个请求访问总是让寻找时间最短的那个请求访问者先执行，而不管访问者到来的先后次者先执行，而不管访问者到来的先后次序序 330 0868614714791911771779494150150122122175175130130125125磁头总共滑过了磁头总共滑过了149149个磁道的距离个磁道的距离最短寻找时间优先最短寻找时间优先 34优点：优点：吞吐量高吞吐量高平

15、均相应时间低平均相应时间低缺点：缺点：对用户的效劳对用户的效劳请求的响应时机不请求的响应时机不均等均等35 前两种算法：如果前两种算法：如果I/OI/O请求很多，移动臂就请求很多，移动臂就有可能会里外地来回有可能会里外地来回“振动，极大地影响了振动，极大地影响了输入输入/输出的工作效率输出的工作效率36电梯调度电梯调度策略策略 思想：选择请求队列中，按磁臂前进思想：选择请求队列中，按磁臂前进方向其所在柱面最接近磁头的访问请求作方向其所在柱面最接近磁头的访问请求作为下一个效劳对象，直到该方向无访问请为下一个效劳对象，直到该方向无访问请求，磁臂才改变方向，依次响应另一方向求，磁臂才改变方向，依次响

16、应另一方向的访问请求。的访问请求。扫描扫描策略策略37 由于此调度算法与移动臂由于此调度算法与移动臂当前的移动方向有关，因此当前的移动方向有关，因此移动臂移动的结果路线应该移动臂移动的结果路线应该有两个情况。有两个情况。38磁头总共滑过了磁头总共滑过了146 146 个磁道的距离个磁道的距离0 0868614714791911771779494150150122122175175130130125125电梯调度策略电梯调度策略 39磁头总共滑过了磁头总共滑过了130130个磁道的距离个磁道的距离0 086861471479191 94941501501221221751751301301251

17、25电梯调度策略电梯调度策略 4042.假设请求访问磁盘柱面2、4、7、9的要求已经依次到达，目前磁头位于柱面5，并正朝着柱面号大的方向移动。在这种情况下，比较现有的三种移臂调度算法先来先效劳、最短寻找时间优先和电梯调度，_算法需移动的柱面数最多。电梯调度算法电梯调度算法415.4.2 旋转调度旋转调度访问同一磁头下的不同编号扇区访问同一磁头下的不同编号扇区 访问不同磁头下的不同编号扇区访问不同磁头下的不同编号扇区 访问不同磁头下的相同编号扇区访问不同磁头下的相同编号扇区 对先到达对先到达磁头下的扇磁头下的扇区进行信息区进行信息传送传送 任意选择一个任意选择一个进行读写，其余进行读写，其余的必

18、须等扇区再的必须等扇区再次转到磁头下次转到磁头下42例如：有四个访问例如：有四个访问5号柱面的访问者，访号柱面的访问者，访问要求如下：问要求如下：请求次序请求次序 柱面号柱面号 磁头号磁头号 扇区号扇区号 541515545528（1）（2）（3）（4）进行旋转调度后，执行次序为：进行旋转调度后，执行次序为：1 1、2 2、4 43 3或或1 1、3 34 42 24349.对于一个每磁道8个扇区的磁盘，假设4个访问柱面3的请求A、B、C、D同时出现，它们对应的磁头号，扇区号分别是1，2、2，2、3，5、4，4，且当前磁头在扇面1的位置。请给出进行旋转调度后，满足这四个请求的次序。ADCB或或

19、BDCA44信息在磁道上的排列方式也会影响旋转信息在磁道上的排列方式也会影响旋转调度的时间调度的时间5.4.3 信息的优化分布信息的优化分布L1L2L6L8L5L4L3L7假定要求顺序处理这假定要求顺序处理这8 8个记录。对读出的纪录个记录。对读出的纪录花花5ms5ms处理。磁盘转速处理。磁盘转速为为20ms/20ms/周。求总用时周。求总用时？451 1解：由磁盘转速为解：由磁盘转速为20ms/20ms/转得：读一个记转得：读一个记录所需时间为录所需时间为 msms。从。从L1L1记记录到达磁头下开始计时，得：录到达磁头下开始计时，得：从开始读记录从开始读记录L1L1到处理完到处理完L1L1

20、用时为用时为 从处理完从处理完L1L1到处理完到处理完L2L2用时为：用时为：L2L2记录的延迟时间记录的延迟时间+读取时间读取时间+处理时间处理时间=+=同理从处理完同理从处理完L2L2记录到处理完记录到处理完L3L3记录，。记录，。从处理完从处理完L7L7记录到处理完记录到处理完L8L8记录用时与此相等记录用时与此相等 故顺序处理完这些记录总用时为故顺序处理完这些记录总用时为 +7+7 =20ms8=2.52.5+5=7.5ms62.52.522.5 ms7.5ms22.5 ms 165ms5462 2为节省处理时间，记录存放应作优为节省处理时间，记录存放应作优化，优化后存放如图：化，优化

21、后存放如图：优化后：读优化后：读;L1;L1记录并处理记录并处理L1L1用时仍为用时仍为 ，但，但处理完处理完L1L1后磁头正好到达后磁头正好到达记录记录L2L2开始，故接着直接可以开始，故接着直接可以读读L2L2并处理并处理L2L2，其他纪录处理，其他纪录处理与此相同，中间无延迟时间。与此相同，中间无延迟时间。故优化后总用时故优化后总用时 8 8 =7.5ms7.5ms60msL1L2L6L8L5L4L3L7474l.通过记录在磁道上的优化分布，可以通过记录在磁道上的优化分布，可以减少减少_时间。时间。延迟延迟58ms485.5 设备的启动和设备的启动和I/O中断处理中断处理主主存存外围设备

22、外围设备输入输出输入输出操作操作495.5.1 通道通道四种四种/控制方式：控制方式：查询方式查询方式中断方式中断方式直接内存存取方式直接内存存取方式通道方式通道方式主要区别：主要区别：处理器和外处理器和外设设并行并行工作工作的的方式和程方式和程度度不同不同50查询方式循环测试方式循环测试方式机械部件机械部件设备控制器设备控制器状态寄存器状态寄存器数据缓冲寄存器数据缓冲寄存器具体实现：具体实现：设备启动时，状态存设备启动时，状态存放器的启动位为放器的启动位为0 0，此时外，此时外设把数据送往数据缓冲存设把数据送往数据缓冲存放器，并状态位置放器，并状态位置1,CPU1,CPU执执行完一条指令后测

23、试状态行完一条指令后测试状态位，是位，是1 1，则从缓冲存放器，则从缓冲存放器中取出数据到内存，否则中取出数据到内存，否则再测试，直到状态位为再测试，直到状态位为1 10data1CPU51例如：打印机打印一行需要例如：打印机打印一行需要60ms,60ms,在查询方式在查询方式中中,大约大约59.99msCPU59.99msCPU都处于循环等待都处于循环等待缺点：浪费缺点：浪费CPU时间时间52中断方式 中断方式是指设备完成I/O操作后，主动向CPU报告，CPU只用少量时间处理I/O中断，并将数据取回.53例如：打印机打印一行需要例如：打印机打印一行需要60ms,60ms,在查询在查询方式中方

24、式中,大约大约59.99msCPU59.99msCPU都处于循环等待，都处于循环等待，假设采用中断方式，假设采用中断方式，CPUCPU仅花费仅花费0.1ms0.1ms来来处理处理I/OI/O设备发来的中断设备发来的中断54直接内存存取方式 每传送一个每传送一个数据不会产生数据不会产生中断，只有本中断，只有本次次DMADMA传送的传送的数据全部传送数据全部传送完毕时，才产完毕时，才产生中断生中断硬盘硬盘内内存存数据数据DMA方式，方式，用于批量的数用于批量的数据传输据传输erect emory cess55 DMA方式只能完成简单的数据传送，计数，内存地址加1或减1操作，不能满足复杂I/O操作请

25、求565.5 通道方式又称又称I/OI/O处理器，是专处理器，是专用于管理内存和外设用于管理内存和外设之间信息交换的小型之间信息交换的小型处理器处理器 通道能够去读取和执行它自己的指令，指令通道能够去读取和执行它自己的指令，指令功能包括数据传送、检索、分支转移、甚至简单功能包括数据传送、检索、分支转移、甚至简单的算术、逻辑运算的算术、逻辑运算大、中型计算机系统和高档微机系统中普遍采用大、中型计算机系统和高档微机系统中普遍采用575.5.2 外围设备的启动外围设备的启动CPU输入输出输入输出工作工作通道通道执行通执行通道程序道程序 581.通道程序通道程序 假设干条通道命令假设干条通道命令CCW

26、:Channel mand Word组成的程序组成的程序命令码命令码数据主存地址数据主存地址传送字节个数传送字节个数标识码标识码5907 831 3239 4063命令码命令码 数据主存地址数据主存地址 标志码标志码 传送字节个数传送字节个数 规定外围设备规定外围设备所执行的动作，所执行的动作，主要有三类：数主要有三类：数据传输类、通道据传输类、通道转移类、设备控转移类、设备控 制类制类对于不同的命对于不同的命令，所表示含令，所表示含义不同义不同通道程序即将通道程序即将结束的标志。结束的标志。“0表示本表示本条命令为最后条命令为最后一条，执行完一条，执行完后通道程序结后通道程序结束。否则为束。

27、否则为“非非0 对于传送类指令，指对于传送类指令，指该命令应传送的字节个数，该命令应传送的字节个数，每传送一个字节的数据，每传送一个字节的数据，该值减该值减1，直至为，直至为0，本，本次传送结束次传送结束60例：例：任务：要求打印机输出一行信息：任务：要求打印机输出一行信息：“Operating System 输出位置：新的一页第四行输出位置：新的一页第四行 信息存放位置：主存信息存放位置：主存L号开始的区域，号开始的区域，含空格共含空格共16个字符个字符61通道命令了解：通道命令了解：命令码命令码07：表示：表示“走纸到新的一页开始走纸到新的一页开始 命令码命令码EF：表示：表示“走纸三行走

28、纸三行 命令码命令码F9:表示表示“打印一行信息打印一行信息 标志码标志码60：表示：表示“还有后继指令还有后继指令07 EFF9命令码命令码 数据主存地址数据主存地址 标志码标志码 传送字节个数传送字节个数 L000010 60 60 000000000000 00010001通道程序通道程序622.外围设备的启动编写通道程序编写通道程序 CPUCPU执行执行“启动启动I/OI/O指令启动通道工作，指令启动通道工作，由通道执行通道程序，控制设备进行输入输出工作由通道执行通道程序，控制设备进行输入输出工作 完成完成“I/O“I/O操作，通道向操作，通道向CPUCPU报告，报告，CPUCPU处理

29、该中断处理该中断 执行情况记录执行情况记录在在CSW通道通道状态字中状态字中63CPU主主 存存作业作业1 1作业作业2 2作业作业3 3输入机输入机 打印机打印机并行工作并行工作645.5.3 I/O中断事件的处理中断事件的处理 I/O中断是通道与中断是通道与CPU之间协调工作的之间协调工作的手段。中断事件可分为两大类：手段。中断事件可分为两大类：操作正常结束操作正常结束操作异常结束操作异常结束65操作正常结束操作正常结束 CSW通道状态字内容为：通道结束、设通道状态字内容为：通道结束、设备结束、控制器结束时表示正常结束备结束、控制器结束时表示正常结束CPUCPU查设备分配表，得到哪个作业进

30、程使用查设备分配表，得到哪个作业进程使用的该设备，并把该作业的状态由的该设备，并把该作业的状态由“等待变为等待变为“就绪就绪66操作异常结束操作异常结束接口错接口错通道程序错通道程序错控制错控制错数据错数据错通道程序复执通道程序复执 打印机纸用完打印机纸用完磁带写满磁带写满操作员排出故障即可操作员排出故障即可 671。在主机。在主机I/0系统中，通道是系统中，通道是 A.I/0 端口端口 B.软件工具软件工具 C.数据通道数据通道 D.I/O 专用处理机专用处理机D681关于通道的功能，不正确的描述是关于通道的功能，不正确的描述是 A通道使主机以标准接口连接不同的外围设通道使主机以标准接口连接

31、不同的外围设备备B通道使通道使CPU无需直接控制外部设备无需直接控制外部设备C通道完成逻辑文件和物理文件的相互转换通道完成逻辑文件和物理文件的相互转换D通道为外部设备的并行工作创造了条件通道为外部设备的并行工作创造了条件2并非由通道完成的工作是并非由通道完成的工作是 A执行执行“启动启动IO指令指令 B控制指定控制指定设备完成通道命令设备完成通道命令C记录设备的工作状态记录设备的工作状态D形成形成IO中断中断CA693.当通道发出I/O中断请求后，需要操作员进行干预的情况是A.了解I/O操作的执行情况B.转入操作系统进行中断处理C.假设I/O操作异常，启动I/O复执D.I/O复执失败D704I

32、/O中断事件或是由于中断事件或是由于_ 的执行引起，或是由于的执行引起，或是由于_ 的的原因而引起。原因而引起。通道程序通道程序外界外界714.通道的出现把_从耗时的输入输出操作中解放出来。CPUCPU等待状态等待状态就绪状态就绪状态72DC735.6 缓冲技术1.引入缓冲技术的原因 可以提高CPU、通道、I/O设备间并行操作程度改善CPU和和I/O设备之间设备之间速度不匹配的情况的情况可以可以减少I/O对对CPU的的中断次数次数74缓冲的分类硬件缓冲硬件缓冲软件缓冲软件缓冲专用的存放器专用的存放器作为缓冲器作为缓冲器内存中假设干内存中假设干单元作为缓冲单元作为缓冲区区75根据系统设置缓冲区的

33、个数，可以分为三种：单缓冲单缓冲双缓冲双缓冲缓冲池缓冲池76单缓冲单缓冲产生数据者不是把数据直接送给接收数据者产生数据者不是把数据直接送给接收数据者,而而是把数据送入到所设置的缓冲区中。接收数据者是把数据送入到所设置的缓冲区中。接收数据者总是从缓冲区中去取所需要的数据总是从缓冲区中去取所需要的数据77双缓冲双缓冲整个整个I/OI/O的路线是先的路线是先1 1后后2 2，并且交替进行，并且交替进行78缓冲池缓冲池既用于输入，也用于输出既用于输入，也用于输出受系统的统一管理和调配受系统的统一管理和调配79在缓冲池中有在缓冲池中有3 3类缓冲区，一类现在用于输类缓冲区，一类现在用于输入；一类现在用于

34、输出；还有一类为空闲，入；一类现在用于输出；还有一类为空闲，既可用于输入，也可用于输出。既可用于输入，也可用于输出。803基于设备的基于设备的分配分配特性特性 可以把系统中的设备分为可以把系统中的设备分为独占独占设备、设备、共享共享设备和设备和虚拟虚拟设备三类。设备三类。独占设备独占设备 共享设备共享设备 虚拟设备虚拟设备例如例如打印机打印机、独享设、独享设备的使用具有备的使用具有排它性。排它性。磁盘等设备等设备,可以由几个用户可以由几个用户进程进程交替地对地对它进行信息的读它进行信息的读或写操作。或写操作。利用某种技术，把利用某种技术，把独享设备独享设备“改造改造成可共享的设备成可共享的设备

35、5.7.虚拟设备虚拟设备81CPU主主 存存作业作业1 1作业作业2 2作业作业3 3输入机输入机 打印机打印机作业作业4 4作业一、二执行过程中分别提作业一、二执行过程中分别提出对输入机和打印机的使用申出对输入机和打印机的使用申请，分配否？接着作业三、四请，分配否？接着作业三、四执行过程中也分别提出对输入执行过程中也分别提出对输入机和打印机的使用申请，分配机和打印机的使用申请，分配否？否？82虚虚拟拟设设备备为提高独占设备的利用率，从而提高为提高独占设备的利用率，从而提高作业吞吐量，通过某种技术，把独占作业吞吐量，通过某种技术，把独占设备模拟成共享设备用户感觉上，设备模拟成共享设备用户感觉上

36、，称为虚拟设备称为虚拟设备83 目的目的:是为了将慢速的独占设备改造成多个是为了将慢速的独占设备改造成多个用户共享的设备，以提高设备的利用率用户共享的设备，以提高设备的利用率脱机外围设备操作脱机外围设备操作联机同时外围设备操作联机同时外围设备操作845.7.1 脱机外围设备操作脱机外围设备操作一批作业信息一批作业信息外围计算机外围计算机1磁盘磁盘主机计算机主机计算机1执行执行结果结果作业作业信息信息执行执行结果结果外围计算机外围计算机2结果结果855.7.2 联机同时外围设备操作联机同时外围设备操作实现这一功能的技术称为实现这一功能的技术称为SPOOLing技术技术86SPOOLing系统中实

37、现虚拟设备的软件功能模块由三局部组成：预输入程序预输入程序缓输出程序缓输出程序井管理程序井管理程序预先把作业的全部信息输入到磁盘的输入井中定期查看定期查看“输出输出井中是否有等井中是否有等待输出的作业信待输出的作业信息。如果有，就息。如果有，就启动输出设备进启动输出设备进行输出行输出负责把请求负责把请求I/OI/O设备的工作转化设备的工作转化为对输入为对输入/输出输出井的工作井的工作87预输入程序预输入程序缓输出程序缓输出程序输入井输入井输出井输出井作业执行作业执行作业作业结结果果磁盘磁盘88 采用SPOOLing技术后，读卡机不用等待作业执行完毕，就可以输入其它作业的信息，CPU也不用等待读

38、卡机把作业输入和打印机把作业的结果信息打印出来，这样既提高了CPU的利用率，也提高了独占设备的利用率 89问题1。磁带、磁盘这样的存储设备都是以。磁带、磁盘这样的存储设备都是以 为为单位与内单位与内 存进行信息交换的存进行信息交换的3、操作系统采用缓冲技术，能够减少对、操作系统采用缓冲技术，能够减少对CPU的的 次数，从而提高资源的利用率。次数，从而提高资源的利用率。A、中断中断 B、访问、访问 C、控制、控制 D、依赖、依赖块块A9040.某程序逐块处理从磁盘读入的数据，考虑到CPU的处理速度大大高于磁盘传输的速度，执行该程序时CPU的利用率极低。操作系统常常采用_技术，以缓解这种情况。缓冲

39、技术缓冲技术9137、由于处理器的执行速度与外围设备、由于处理器的执行速度与外围设备传输信息的速度不匹配，影响了进程的传输信息的速度不匹配，影响了进程的_，使进程的，使进程的_时间时间变长。变长。38、采用斯普林操作使、采用斯普林操作使_设备设备利用率提高了。就打印机而言，采用了利用率提高了。就打印机而言，采用了斯普林操作后，其效果好象每个作业都斯普林操作后，其效果好象每个作业都拥有一台与磁盘一样快的打印机。我们拥有一台与磁盘一样快的打印机。我们把此类操作系统模拟的设备称作把此类操作系统模拟的设备称作_。独占设备独占设备虚拟设备虚拟设备执行速度执行速度周转时间周转时间92 4、CPU输出数据的

40、速度远远高于打印机的打输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为了解决这一矛盾，可印速度，为了解决这一矛盾，可 采用采用。A、并行技术、并行技术 B、通道技术、通道技术 C、缓冲技术、缓冲技术 D、虚存技术、虚存技术 5、采用、采用SPOOLing技术的目的是技术的目的是。A、提高独占设备的利用率、提高独占设备的利用率 B、提高主机、提高主机效率效率 C、减轻用户编程负担、减轻用户编程负担 D、提高程序的、提高程序的运行速度运行速度CA937、虚拟设备是指、虚拟设备是指 A.允许用户使用比系统中具有的物理设备允许用户使用比系统中具有的物理设备更多的设备更多的设备B.允许用户以标准化方式来使用物理设备允许用户以标准化方式来使用物理设备C.用共享设备模拟独占设备用共享设备模拟独占设备D.允许用户程序不必全部装入主存便可使允许用户程序不必全部装入主存便可使用系统的设备用系统的设备C94