计算机操作系统-第8章-输入输出设备管理解析
计算机操作系统原理
计算机操作系统原理计算机操作系统是计算机系统中的核心软件之一，它负责管理和控制计算机硬件资源的分配和使用。
了解计算机操作系统的原理对于学习和理解计算机系统的工作方式至关重要。
本文将介绍计算机操作系统的基本原理，并详细列出步骤。
1. 操作系统概述：- 定义：操作系统是一种软件，用于管理和控制计算机系统中的硬件资源。
- 作用：提供用户与计算机系统之间的接口，协调和管理硬件和软件资源，为应用程序提供便捷的运行环境。
2. 操作系统的组成：- 内核：操作系统的核心部分，负责管理和控制计算机系统的各种硬件资源。
- Shell：操作系统与用户之间的接口，用户可以通过命令行或图形化界面与操作系统进行交互。
- 文件系统：用于存储和管理计算机系统中的文件和目录。
- 进程管理：负责协调和管理系统中的各个进程，包括进程的创建、调度、通信和终止等。
- 内存管理：负责管理计算机系统中的主存储器，包括内存的分配和释放、虚拟内存的管理等。
- 文件系统：负责管理计算机系统中的文件和目录，包括文件的创建、读写、删除等操作。
- 设备管理：负责管理计算机系统中的各种设备，包括输入输出设备和存储设备等。
3. 操作系统的基本原理：- 多道程序设计：操作系统能够在同一时间内并发执行多个程序，提高计算机系统的利用率和响应速度。
- 中断机制：操作系统通过中断机制来响应和处理外部设备的请求和异常情况。
- 内存管理：操作系统负责管理计算机系统中的主存储器，包括内存的分配和释放、虚拟内存的管理等。
- 进程管理：操作系统负责协调和管理系统中的各个进程，包括进程的创建、调度、通信和终止等。
- 设备管理：操作系统负责管理计算机系统中的各种设备，包括输入输出设备和存储设备等。
4. 操作系统的工作步骤：- 引导：计算机启动时，操作系统首先被加载到内存中，通过引导程序启动操作系统。
- 初始化：操作系统启动后会对计算机系统的各个硬件进行初始化，并建立系统数据结构。
输出设备工作原理
输出设备工作原理Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!输出设备是计算机系统中的一种硬件设备，用于将计算机处理结果显示或输出给用户。
常见的输出设备包括显示器、打印机、扬声器等。
这些设备通过不同的工作原理来实现将计算机输出信息呈现给用户的功能。
显示器是将计算机图像和文字显示在屏幕上的输出设备。
显示器可以分为CRT （阴极射线管）显示器和液晶显示器。
CRT 显示器的工作原理是通过阴极射线在屏幕上扫描得到的图像。
电子枪的发射的电子束在荧光屏上形成图像，用户可以看到图像内容。
输入输出设备概述(PPT 111页)
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4．终端设备
• 终端设备：与计算机网络的用户一端相连接的 设备。
• 在大型计算机系统中，通过通信线路连接到主 机的输入输出装置也是一种终端设备。
• 终端在不同系统不同场合有不同的含义。
• 智能终端：具有一定的数据处理能力的终端。
• 哑终端：只负责输入输出的终端。
• 本地终端：与主机距离较近的终端。如在一个 计算中心的机房中的终端。
• 如果由于CPU延缓接收而发生多键重叠，中间 的按键编码就会丢失。所以在功能更强的键盘 中，采取存储多个键码的方法，来解决重键问 题。
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• 硬件扫描键盘的优点： 不需要主机担负扫描任务。当键盘产生键码之 后，才向主机发出中断请求，CPU以响应中断 方式，接收随机按键产生的键码。
• 随着计算机技术的发展与进步，现代计算机的 外存储器，也同时具有I/O设备的功能。
• 主机：CPU与内存等在系统中主要进行数据运算 处理的部分。
• 外设（外部设备或外围设备）：主机以外的系 统中其余部分，如外存储器，I/O设备等。
• 传统意义上的I/O设备，只是外设的一个组成部 分。
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1. 输入设备
• ① 字符输入设备：键盘、联机手写识别器等。 • ② 图形输入设备：数字化仪、鼠标器、跟踪球、
操纵杆等。 • ③ 图像输入设备：摄像机、扫描仪等。 • ④ 其它类型的设备：如数模转换、声音输入等。 • ⑤ 特殊的输入设备：磁盘，磁带及光盘等。
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• 现已很少用小规模集成电路来构成这种硬件扫 描键盘，而是尽可能利用全集成化的键盘接口 芯片，如Intel 8279。
计算机操作系统(第四版)1-8章-课后答案(全)
计算机操作系统(第四版)1-8章-课后答案(全)第四版计算机操作系统课后答案第一章1. 操作系统的定义操作系统是一种软件，它管理着计算机系统的硬件和软件资源，并为用户和应用程序提供接口，以方便他们的使用。
2. 操作系统的功能操作系统具有以下功能：- 进程管理：负责创建、执行和终止进程，并管理它们的资源分配。
- 存储管理：管理计算机系统的内存资源，包括内存分配、虚拟内存和页面置换等。
- 文件系统管理：管理计算机系统中的文件和文件夹，包括文件的存储、读写和保护等。
- 设备管理：负责管理计算机系统中的各种设备，如打印机、键盘和鼠标等。
- 用户接口：提供用户与计算机系统进行交互的接口，如命令行界面和图形用户界面。
3. 操作系统的类型操作系统可以分为以下类型：- 批处理操作系统：按照一系列预先定义的指令集来运行任务。
- 分时操作系统：多个用户可以同时使用计算机系统。
- 实时操作系统：对任务的响应时间要求非常高，用于控制系统和嵌入式系统。
- 网络操作系统：支持多台计算机之间的通信和资源共享。
- 分布式操作系统：在多台计算机上分布式地管理和调度任务。
第二章1. 进程与线程的区别进程是计算机系统中正在运行的程序实例，而线程是进程内的一个执行单元。
进程拥有独立的地址空间和资源，而线程共享进程的地址空间和资源。
多个线程可以在同一进程内并发执行，从而提高系统的效率和资源利用率。
2. 进程的状态转换进程可以处于以下状态：- 创建状态：进程正在被创建。
- 就绪状态：进程准备好执行，等待分配CPU资源。
- 运行状态：进程占用CPU资源执行。
- 阻塞状态：进程等待某种事件发生。
- 终止状态：进程完成执行或被终止。
3. 进程调度算法操作系统使用进程调度算法来决定哪个进程应该被执行。
常见的调度算法有：- 先来先服务（FCFS）调度算法：按照进程到达的顺序进行调度。
- 最短作业优先（SJF）调度算法：选择运行时间最短的进程进行调度。
操作系统第8章测试题及答案整理
第8章测试题及答案整理注：不保证全部正确，如有错误自行更改一.选择题1.假脱机技术是指。
A.联机同时外围设备操作技术B.对换技术和覆盖技术C.SPOOLing技术D.A和C2.缓冲技术中的缓冲池在中。
A.主存B.外存C.ROMD.寄存器3.引入缓冲的主要目的是。
A.改善CPU和I/O设备之间速度不匹配B.节省内存C.提高的CPU利用率D.高I/O设备的效率4.CPU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，可采用。
A.并行技术B.通道技术C.缓冲技术D.虚存技术5.为了使多个进程能同时处理输入和输出，最好使用结构的缓冲技术。
A.缓冲池B.闭缓冲区环C.单缓冲区D.双缓冲区6.通过硬件和软件的功能扩充，把原来独立的设备改造成能为若干用户共享的设备，这种设备称为。
A.存储设备B.系统设备C.用户设备D.虚拟设备7.如果I/O设备与存储设备进行数据交换不经过CPU来完成，这种数据交换方式是。
A.程序查询B.中断C.DMAD.无条件存取8.中断发生后，应保留。
A.缓冲区指针B.关键寄存器内容C.被中断的程序D.页表9.下面的不属于设备管理机构。
A.JCBB.DCTC.COCTD.CHCT解析：JCB作业控制块、DCT设备控制表、COCT控制器控制表、CHCT通道控制表10.大多数低速设备都属于设备。
A.独享B.共享C.虚拟D.Spool11. 是直接存取的存储设备。
A.磁盘B.磁带C.打印机D.键盘显示终端12.以下叙述中正确的为。
A.在现代计算机中，只有I/O设备才是有效的中断源B.在中断处理过程中必须屏蔽中断C.同一用户所使用的I/O设备也可能并行工作D.Spooling是脱机I/O系统13. 是操作系统中采用的以空间换取时间的技术。
A.SpoolingB.虚存技术C.覆盖与交换D.通道解析：时间->空间（虚存）、空间->时间（Spooling）14.Spooling技术，实质是将转化为共享设备的技术。
操作系统(1~8章的课后习题答案)
1.1：存储程序式计算机的主要特点是：集中顺序过程控制（1）过程性：模拟人们手工操作（2）集中控制：由CPU集中管理（3)顺序性：程序计数器1.2：a:批处理系统的特点：早期批处理有个监督程序，作业自动过渡直到全部处理完，而脱机批处理的特点：主机与卫星机并行操作。
b:分时系统的特点：（1）：并行性。
共享一台计算机的众多联机用户可以在各自的终端上同时处理自己的程序。
（2）：独占性。
分时操作系统采用时间片轮转的方法使一台计算机同时为许多终端上同时为许多终端用户服务，每个用户的感觉是自己独占计算机。
操作系统通过分时技术将一台计算机改造为多台虚拟计算机。
（3）：交互性。
用户与计算机之间可以进行“交互会话”，用户从终端输入命令，系统通过屏幕（或打印机）将信息反馈给用户，用户与系统这样一问一答，直到全部工作完成。
c：分时系统的响应比较快的原因：因为批量操作系统的作业周转时间较长，而分时操作系统一般采用时间片轮转的方法，一台计算机与许多终端设备连接，使一台计算机同时为多个终端用户服务，该系统对每个用户都能保证足够快的响应时间，并提供交互会话功能。
1.3：实时信息处理系统和分时系统的本质区别：实时操作系统要追求的目标是：对外部请求在严格时间范围内做出反应，有高可靠性和完整性。
其主要特点是资源的分配和调度首先要考虑实时性然后才是效率。
此外，实时操作系统应有较强的容错能力，分时操作系统的工作方式是：一台主机连接了若干个终端，每个终端有一个用户在使用。
用户交互式地向系统提出命令请求，系统接受每个用户的命令，采用时间片轮转方式处理服务请求，并通过交互方式在终端上向用户显示结果。
用户根据上步结果发出下道命。
分时操作系统将CPU 的时间划分成若干个片段，称为时间片。
操作系统以时间片为单位，轮流为每个终端用户服务。
每个用户轮流使用一个时间片而使每个用户并不感到有别的用户存在。
分时系统具有多路性、交互性、“独占”性和及时性的特征。
操作系统教程第五版答案
操作系统教程第五版答案【篇一：华科操作系统教程(第五版)费祥林部分习题答案】>应用题t2、t4、第二章处理器管理应用题t1：只能在内核态运行的指令：（3）、（4）、（5）、（6）、（7）。
t11：（4）sjf调度算法t15：hrrf性能较好。
第三章同步、通信与死锁应用题：2、5(1)、38（1），t2、t5、t38（1）第四章存储管理二、应用题：3(3)、5、20、30t3(3)答：作业的物理块数为3时，fifo为9次，75%；lru为10次，83%；opt为7次，58%；作业的物理块数为4时，fifo为10次,83%，lru为8次，66%，opt为6次，50%。
其中fifo出现belady现象。
t5、【篇二：操作系统原理习题及答案(全书免费版)】、填空题1．用户与操作系统的接口有，两种。
【答案】命令接口，系统调用【解析】按用户界面的观点，操作系统是用户与计算机之间的接口。
用户通过操作系统提供的服务来有效地使用计算机。
一般操作系统提供了两类接口为用户服务，一种是程序一级的接口，即通过一组广义指令（或称系统调用）供用户程序和其他系统程序调用；另一种是作业一级的接口，提供一组控制命令供用户去组织和控制自己的作业。
2．用户程序调用操作系统有关功能的途径是。
【答案】利用系统调用命令【解析】系统调用命令是操作系统专门给编程人员提供的调用操作系统有关功能的途径，一般在汇编语言和c语言中都提供了使用系统调用命令的方法。
编程人员可以在这些语言中利用系统调用命令动态请求和释放系统资源。
3．unix系统是①操作系统，dos系统是②操作系统。
【答案】①分时（或多用户、多任务），②单用户（或单用户、单任务）【解析】 unix系统是一个可供多个用户同时操作的会话式的分时操作系统，dos系统是为个人计算机设计的一个单用户操作系统。
4．现代计算机中，cpu工作方式有目态和管态两种。
目态是指运行①程序，管态是指运行②程序。
计算机操作系统 课后习题答案 张尧学
第一章绪论1．什么是操作系统的基本功能?答：操作系统的职能是管理和控制汁算机系统中的所有硬、软件资源，合理地组织计算机工作流程，并为用户提供一个良好的工作环境和友好的接口。
操作系统的基本功能包括：处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理（文件系统管理）和用户接口等。
2．什么是批处理、分时和实时系统?各有什么特征?答：批处理系统（batchprocessingsystem）：操作员把用户提交的作业分类，把一批作业编成一个作业执行序列，由专门编制的监督程序（monitor）自动依次处理。
其主要特征是：用户脱机使用计算机、成批处理、多道程序运行。
分时系统（timesharingoperationsystem）：把处理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮转的方式，把处理机分配给各进程使用。
其主要特征是：交互性、多用户同时性、独立性。
实时系统（realtimesystem）：在被控对象允许时间范围内作出响应。
其主要特征是：对实时信息分析处理速度要比进入系统快、要求安全可靠、资源利用率低。
3．多道程序（multiprogramming）和多重处理（multiprocessing）有何区别?答；多道程序（multiprogramming）是作业之间自动调度执行、共享系统资源，并不是真正地同时值行多个作业；而多重处理（multiprocessing）系统配置多个CPU，能真正同时执行多道程序。
要有效使用多重处理，必须采用多道程序设计技术，而多道程序设计原则上不一定要求多重处理系统的支持。
6.设计计算机操作系统时与那些硬件器件有关运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备第二章作业管理和用户接口2．作业由哪几部分组成?各有什么功能?答：作业由三部分组成：程序、数据和作业说明书。
程序和数据完成用户所要求的业务处理工作，作业说明书则体现用户的控制意图。
3．作业的输入方式有哪几种?各有何特点答：作业的输入方式有5种：联机输入方式、脱机输入方式、直接耦合方式、SPOOLING（Simultaneous Peripheral OperationsOnline）系统和网络输入方式，各有如下特点：（1）联机输入方式：用户和系统通过交互式会话来输入作业。
计算机操作系统(第四版)1-8章 课后答案(全)
第一章操作系统引论1.设计现代OS的主要目标是什么？答：方便性，开放性，有效性，可扩充性2.OS的作用可表现在哪几个方面？答：OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；OS作为计算机系统资的管理者；OS实现了对计算机资源的抽象。
3.为什么说操作系统实现了对计算机资源的抽象？答：OS首先在裸机上覆盖一层1/0设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象；在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。
0s通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。
4·说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：主要动力是提高资源利用率和系统吞吐里，为了满足用户对人一机交互的需求和共享主机。
5.何谓脱机I/O和联机I/O？答：脱机1/0是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或一片上的数据或程序输入到殖带上。
该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。
而耽机1/0方式是指程序和数据的輸入输出都是在主机的直接控制下进行的。
6.试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。
主要表现在：CPU的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。
7.实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？答：关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及寸接收并及时处理该命令，在用户能接受的时采内将结果返回给用户。
解决方法：针对及时接收问题，可以在系统中设路多路卡，健主机能同时接收用户从各个终端上轮入的数据；为每个终端配路缓冲区，暂存用户捷入的命令或教据。
针对反时处理问题，应便所有的用户作业都直接进入内存，并且为每个作业分配一个时间片，允许作业只在自己的时间片内运行，这样在不长的时间内，能使每个作业都运行一次。
计算机操作系统课后习题答案解析张尧学
第一章绪论1．什么是操作系统的基本功能?答：操作系统的职能是管理和控制汁算机系统中的所有硬、软件资源，合理地组织计算机工作流程，并为用户提供一个良好的工作环境和友好的接口。
操作系统的基本功能包括：处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理（文件系统管理）和用户接口等。
2．什么是批处理、分时和实时系统?各有什么特征?答：批处理系统（batchprocessingsystem）：操作员把用户提交的作业分类，把一批作业编成一个作业执行序列，由专门编制的监督程序（monitor）自动依次处理。
其主要特征是：用户脱机使用计算机、成批处理、多道程序运行。
分时系统（timesharingoperationsystem）：把处理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮转的方式，把处理机分配给各进程使用。
其主要特征是：交互性、多用户同时性、独立性。
实时系统（realtimesystem）：在被控对象允许时间范围内作出响应。
其主要特征是：对实时信息分析处理速度要比进入系统快、要求安全可靠、资源利用率低。
3．多道程序（multiprogramming）和多重处理（multiprocessing）有何区别?答；多道程序（multiprogramming）是作业之间自动调度执行、共享系统资源，并不是真正地同时值行多个作业；而多重处理（multiprocessing）系统配置多个CPU，能真正同时执行多道程序。
要有效使用多重处理，必须采用多道程序设计技术，而多道程序设计原则上不一定要求多重处理系统的支持。
6.设计计算机操作系统时与那些硬件器件有关运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备第二章作业管理和用户接口2．作业由哪几部分组成?各有什么功能?答：作业由三部分组成：程序、数据和作业说明书。
程序和数据完成用户所要求的业务处理工作，作业说明书则体现用户的控制意图。
3．作业的输入方式有哪几种?各有何特点答：作业的输入方式有5种：联机输入方式、脱机输入方式、直接耦合方式、SPOOLING（Simultaneous Peripheral OperationsOnline）系统和网络输入方式，各有如下特点：（1）联机输入方式：用户和系统通过交互式会话来输入作业。
计算机基础知识什么是输入输出(IO)操作
计算机基础知识什么是输入输出（IO）操作计算机基础知识：什么是输入输出（IO）操作计算机是一种用于处理数据的工具，而输入输出（IO）操作是计算机与外部世界进行数据交流的方式。
通过输入，我们可以将外部的数据传递给计算机进行处理，而输出则是将计算机处理后的数据传递给外部环境。
在本文中，我们将探讨输入输出操作的基础知识。
一、输入输出（IO）的概念输入输出是计算机与外部环境进行数据交流的方式。
输入是指将外部数据传递给计算机，供计算机进行处理和分析；输出则是将计算机处理后的数据传递给外部环境，供人们观察和使用。
在计算机系统中，输入输出设备起到了极为重要的作用。
例如，键盘、鼠标和触摸屏等输入设备用于接收用户的命令和数据，显示器、打印机等输出设备则用于向用户展示计算机处理的结果。
二、输入输出的分类1. 人机交互输入输出：这种输入输出方式主要是通过外部设备与人进行交互。
例如，使用键盘输入文字、鼠标点击图标进行操作、触摸屏选择菜单等。
同时，显示器将结果输出给人们观察。
2. 设备驱动程序输入输出：这种输入输出方式是通过设备驱动程序进行的。
计算机通过设备驱动程序与各类外部设备进行通信。
例如，打印机通过打印机驱动程序与计算机通信，将计算机处理的文档输出。
3. 文件输入输出：文件是计算机中存储数据的一种形式，也是计算机与外部世界交流的一种方式。
我们可以将数据存储在文件中，进行读取和写入操作。
三、输入输出的基本操作在计算机基础中，我们了解到输入输出操作的基本函数包括读取和写入。
读取是指从外部获取数据并传递给计算机进行处理；写入则是将计算机处理的结果传递给外部。
读取函数的基本形式如下：input(data)：从外部读取数据，存储在变量data中。
写入函数的基本形式如下：output(data)：将变量data中的数据写入外部设备，供外部环境使用。
四、输入输出的应用输入输出操作在计算机中得到了广泛的应用。
以下是一些常见的输入输出操作应用场景：1. 数据采集：许多科学实验、气象观测等需要收集大量外部数据，通过输入输出操作，这些数据可以传递给计算机进行进一步的分析和处理。
《操作系统原理》 第8章 设备管理
1、缓冲技术的实现原理
当某个进程进行数据输出操作时，先将数据 送入缓冲区，当缓冲区满时再将缓冲区的内容送 到输出设备上；反之，当一个进程完成输入操作 时，先将输入设备上的数据送入缓冲区，当缓冲 区满时，再由CPU将数据取走。在缓冲管理中必 须建立缓冲区，缓冲区的设定有两种方式：可以 采用专门的硬件方法来实现缓冲，但会增加硬件 成本，除了在关键的地方采用少量必要的硬件缓 冲器外，在许多操作系统中都采用另一种称为软 件缓冲的方式，即从主存空间中划定出一个特殊 的内存区域作为缓冲区。
8.1.2
设备管理子系统的主要功能
设备管理属于操作系统中最烦琐、 最具复杂性的部分。为了有效的提高系统 中设备的效率，在设备管理中不仅涉及了 I/O中断、缓冲及通道技术,而且还包括了 各种类型设备的分配、启动以及虚拟设备 等多方面的管理。为了对物理特性各异的 设备,在调用时具有统一的格式和界面，以 方便用户,在设备管理中应追求如下的目标：
3.从资源分配角度进行划分 1)独占设备（Independence Device）：一 次只允许分给一个用户作业使用的设备。 设备一旦被分出去后，在作业的整个执行 期间都被单独占用，别的作业不能与之共 用，必须等占用释放后才可再用。而且， 这类设备如果分配不当，可能会造成死锁。 多数是一些慢速设备，如磁卡机、打印机、 A/D、D/A转换器等。
3．多缓冲及缓冲池管理
双缓冲技术提高了I/O设备的并行度，但由于 在计算机系统中，CPU的速度总是比外设快得多， 真正要实现CPU与外设的并行操作，双缓冲技术还 不能达到要求，为此，在计算机中都采用多缓冲或 缓冲池结构。多缓冲是把主存中的多个缓冲区组织 成两部分，一部分用于做输入缓冲区，另一部分作 为输出缓冲区。缓冲池则是将多个缓冲区连接成一 个完整的区域，其中每个区既可以作为输入又可以 作为输出用。多缓冲及缓冲池是系统中的共享资源， 可供各进程使用，由系统统一分配和管理。它的使 用必须互斥地进行。
第8章 输入输出方法及常用的接口电路
A1 A0 00~10 00~10 11
RD
0 1 1
WR
1 0 0
CS
0 0 0
操 作 A口、B口、C口→数据总线（读操作） 数据总线→A口、B口、C口（写操作） 数据总线→控制寄存器（写操作）
表8.2 8255A端口选择及操作功能表
A1 0 0 1 0 0 1 1 × 1 × A0 0 1 0 0 1 0 1 × 1 ×
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0
输入操作(读)
输出操作(写)
断开功能
3．A组和B组控制电路 作用：接收来自CPU的读/写控制部分的信号和CPU送 入的控制字，然后分别决定各端口的功能。 ①A组控制电路控制端口A和C的高4位(PC7～PC4)； ②B组控制电路控制端口B和C的低4位(PC3～PC0)。 ③根据控制字对端口C的某位实现“置0”或“置1”的操作。 4．数据总线缓冲器
2．状态端口 状态端口用于暂存反映外部设备工作状态的信息。 输入时，CPU应检测外设欲输入的信息是否准备就 绪，如果已准备好，则CPU可以读入信息，否则CPU等 待“就绪”信号的出现后再读入； 输出时，CPU应检测外设是否已处于准备接收状态， 即外设为“空”状态，若是“空”状态，则CPU输出数 据至外设。若外设处于“忙”状态，则CPU不能向外设 输出信息。这种“空”、“忙”、“就绪”均为状态信 息。 3．控制端口
图8.1 主机通过接口与外设相连
8.1.2 基本I/O接口 输入接口电路最基本的功能是三态缓冲，即通过一 组三态缓冲器保证任意时刻仅允许被CPU选中的设备经 由接口与CPU通信； 输出电路最基本的功能是锁存数据，保证外设能够 正确接收到信息。 1．基本输入接口 三态门电路是起缓冲和隔离作用的。只有当CPU选 中此接口即三态门选通时，才允许选定的输入设备将数 据送至系统数据总线，而其他没有选中的输入设备，此 时相应的接口三态门“关闭”，从而达到与数据总线隔 离的目的。
计算机操作系统设备管理
计算机操作系统设备管理
计算机操作系统的设备管理是管理计算机系统中的硬件设备的重要组成部分。
设备管理主要包括设备分配、设备释放、设备驱动程序管理和设备状态管理四个方面。
设备分配是指在系统启动时，管理程序将计算机系统中的各种硬件设备按照规则分配给各个用户或进程。
在分配设备时，需要考虑设备的类型、数量、性能以及用户对设备的使用需求。
设备的分配需要合理分配系统资源，避免资源的浪费和冲突。
设备释放是指在设备使用完毕后，将设备从用户或进程中释放出来，使得其他用户或进程可以继续使用该设备。
设备释放需要及时释放被占用的设备，以提高系统的设备利用率。
设备驱动程序管理是指管理设备的各种驱动程序，通过驱动程序来控制设备的工作。
驱动程序管理需要确保设备的驱动程序能够正常工作，提供给用户或进程可用的设备接口。
设备状态管理是指管理设备的工作状态，包括设备的空闲状态、使用状态、故障状态等。
设备状态管理需要及时监控设备的工作状态，以及时处理设备的故障和异常情况。
在计算机操作系统中，设备管理对于系统的性能和稳定性至关重要。
合理的设备管理可以提高系统资源的利用率，提高系统的响应速度和稳定性，保障用户或进程对设备的需求。
因此，设备管理需要综合考虑系统的硬件资源和用户的需求，合理分配和管理计算机系统中的各种硬件设备。
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输入/输出系统 设备控制器 输入/输出控制方式 缓冲管理 输入/输出软件 设备分配和回收
2018/12/30
《计算机操作系统》- 第8章
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本章目录
8.1 输入/输出系统
输入/输出系统（发展） 输入/输出设备（分类）
传输率 数据组织形式 共享属性
设备管理的功能
以数据块的方式进行数据的输入和输出 传输速率较高，可寻址，DMA方式进行传输 磁盘,可定位
块设备
2018/12/30
《计算机操作系统》- 第8章
14/86
按照设备的数据组织形式分类
字符设备
以字符方式进行数据的输入和输出 传输率较低，不可寻址，中断驱动方式传输 交互式终端、打印机
以数据块的方式进行数据的输入和输出 传输速率较高，可寻址，DMA方式进行传输 磁盘,可定位
2018/12/30
8.2 8.3 8.4 8.5 8.6
设备控制器 输入/输出控制方式 缓冲管理 输入/输出软件 设备分配和回收
《计算机操作系统》- 第8章 6/86
8.1.1 输入/输出系统
大型计算机的输入/输Байду номын сангаас系统
小型计算机和微型计算机的输入/输出系统
2018/12/30
《计算机操作系统》- 第8章
–程序控制方式 –中断方式 –直接存储器访问（DMA）方式 –通道方式
虚拟设备：SPOOLing 磁盘存储器管理
缓冲管理：
–单缓冲区 –双缓冲区 –循环缓冲
磁盘存储器管理：磁盘存储空间的划 分，磁盘存储空间的分配和回收。
2018/12/30 《计算机操作系统》- 第8章
–缓冲池
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I/O设备管理概述
通用计算机组织结构 -- 具有全局总线和局部总线的PCI总线
2018/12/30
《计算机操作系统》- 第8章
11/86
8.1.2 输入/输出设备
输入设备
将各种外部设备的信息送入到计算机
输出设备
将计算机内存中已经处理好的信息输出到外部 设备中
计算机输入/输出设备的种类和数量繁多， 按照应用和速度等的不同有不同的分类
上层用户程序（应用层）
操作系统 I/O软件管理 I/O硬件管理 底层硬件设备（物理层）
用户进程 设备无关程序 设备驱动程序 中断处理程序 设备 控制器
DMA 命令寄存器
键盘
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I/O设备管理概述
I/O请求 I/O响应
命名、保护、 阻塞、缓冲
用户I/O软件 设备无关软件
如：磁盘、网卡
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8.1.3 设备管理的功能
设备控制方式：
–程序、中断、DMA、通道
对设备的控制
将用户的输入/输出请求转换为每个设备能够识别的输入/输 出指令，并实施设备驱动和中断处理工作
跟踪设备的状态，保留在设备控制表中 根据作业或进程的请求而分配设备，并在作业或进程使用设 备结束后回收设备，重新分配 缓冲管理：
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小型机和微机的输入/输出系统
小型机的总线组织结构：
ISA: 工业标准结构总线 EISA: 扩展工业标准结构 VESA: 32位标准的计算机局部总线 PCI: 外设组件互连标准
基于总线的组织结构: 形式简单，实现方便，性能可靠
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第8章 输入/输出设备管理
设备管理是操作系统管理功能中最庞杂和琐 碎的部分。 设备管理的主要目标：
提高系统效率 为用户或高层应用提供方便的接口 支持设备共享
回顾：操作系统的功能
输入/输出设备管理：
输入/输出设备控制
缓冲管理 设备独立性 设备分配 虚拟设备
设备控制方式：
–双缓冲区 将一台独占的物理设备变为多个逻辑设备，从而能够接收多 个进程对设备的请求 –循环缓冲
–缓冲池
对设备状态进行跟踪和分配
实现虚拟设备 –单缓冲区
缓冲管理
虚拟设备：SPOOLing
实现低速的输入/输出设备与高速处理器之间的协调工作
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按照输入/输出设备的传输率分类
即按速度分：
低速设备
键盘、打印机 磁盘、监视器 网卡、调制解调器
中速设备
高速设备
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按照设备的数据组织形式分类
字符设备
以字符方式进行数据的输入和输出 传输率较低，不可寻址，中断驱动方式传输 交互式终端、打印机
如：视频显示设备、键盘、鼠标、打印机
与计算机或其他电子设备交互的设备
如：磁盘、磁带、传感器、控制器
计算机间的通信设备
如：网卡、调制解调器
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按照设备的交互方向分类
输入（可读）
如：键盘、扫描仪
输出（可写）
如：显示设备、打印机
输入/输出（可读写）
块设备
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按照设备的共享属性分类
独占设备
如：临界资源
共享设备
如：磁盘。
虚拟设备
本身固有属性为独占，但将其虚拟为几个逻辑 设备。
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按照设备的交互对象分类
人机交互设备
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大型机输入/输出系统
大型机的组织结构：
主机Host
通道Channel
设备控制单元DCU
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大型机输入/输出系统
通过网络应用进行扩展
在通道和设备控
制单元之间增加
交换机，将一个
系统连接到多个 系统
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《计算机操作系统》- 第8章
提供系统库 调用，供人 员使用；提 供类似 Spooling这 样的精灵守 护进程管理 共享设备
I/O软件体系结构
建立设备 寄存器、 解决错误
处理中 断信号
设备驱动程序 中断处理程序 底层硬件设备
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本章目录
8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6
本章目录
8.1 输入/输出系统 8.2 设备控制器
设备控制器及其主要功能 设备控制器的组成