答案_实验七 设备管理

实验七设备管理

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实验目的：

1. 了解设备管理的基本过程、设备管理用的数据结构和I/O控制。

2. 掌握中断、缓冲区和Spooling。

3. 熟练掌握通道、控制器、 DMA、及数据传送控制方式。

实验内容：

一、选择:

1．在对磁盘进行读/写操作时，下面给出的参数中，( C )是不正确的。A．柱面号 B．磁头号 C．盘面号 D．扇区号

2．在设备管理中，是由( B )完成真正的I/O操作的。

A．输入/输出管理程序 B．设备驱动程序

C．中断处理程序 D．设备启动程序

3．在下列磁盘调度算法中，只有( D )考虑I/O请求到达的先后次序。

A．最短查找时间优先调度算法 B．电梯调度算法

C．单向扫描调度算法 D．先来先服务调度算法4．下面所列的内容里，( C )不是DMA方式传输数据的特点。

A．直接与内存交换数据 B．成批交换数据

C．与CPU并行工作 D．快速传输数据

5．在CPU启动通道后，由( A )执行通道程序，完成CPU所交给的I/O任务。A．通道 B．CPU C．设备 D．设备控制器

6．利用SPOOL技术实现虚拟设备的目的是( A )。

A．把独享的设备变为可以共享 B．便于独享设备的分配

C．便于对独享设备的管理 D．便于独享设备与CPU并行工作7．通常，缓冲池位于( C )中。

A．设备控制器 B．辅助存储器 C．主存储器 D．寄存器8．( B )是直接存取的存储设备。

A．磁带 B．磁盘 C．打印机 D．键盘显示终端9．SPOOLING系统提高了( A )的利用率。

A．独享设备 B．辅助存储器 C．共享设备 D．主存储器10．按照设备的( D )分类，可将系统中的设备分为字符设备和块设备两种。A．从属关系 B．分配特性 C．操作方式 D．物理特征或传输数据数量

二、填空

1．磁带、磁盘这样的存储设备都是以块为单位与内存进行信息交换的。2．根据用户作业发出的磁盘I/O请求的柱面位置，来决定请求执行顺序的调度，被称为移臂调度。

3．DMA控制器在获得总线控制权的情况下能直接与内存储器进行数据交换，无需CPU介入。

4．在DMA方式下，设备与内存储器之间进行的是成批数据传输。

5．通道程序是由通道执行的。

6．通道是一个独立与CPU的、专门用来管理输入/输出操作的处理机。

7．缓冲的实现有两种方法：一种是采用专门硬件寄存器的硬件缓冲，一种是在内存储器里开辟一个区域，作为专用的I/O缓冲区，称为软件缓冲。

8．设备管理中使用的数据结构有系统设备表（SDT）和设备控制块（DCB）。

9．基于设备的分配特性，可以把系统中的设备分为独享、共享和虚拟三种类型。

10．引起中断发生的事件称为中断源。

三、简答：

1．设备管理的目标是什么？

答：

设备管理程序的主要功能是:

1) 提供和进程管理系统的接口。当进程申请设备资源时，该接口将进程的请求转送给设备管理程序；

2) 进行设备分配；

3) 实现设备和设备、设备和CPU等之间的并行操作；

4) 进行缓冲区管理。

2．数据传送控制方式有哪几种？试比较它们各自的优缺点。

答：外部设备和内存之间的常用数据传送控制方式有四种。它们是:

1) 程序直接控制方式；其优点是控制简单，所需硬件支持少。其缺点是CPU 和外部设备只能串行工作，CPU的利用率低；不能实现设备之间的并行工作；只适用于那些CPU执行速度较慢，而且外部设备较少的系统。

2) 中断控制方式；其优点是所需硬件支持较少，与程序直接控制方式相比，使CPU的利用率大大提高且能支持多道程序和设备的并行操作。其缺点是消耗的CPU处理时间较多；随着外部I/O设备的增多和速度的提高，可能会造成CPU无法响应中断和出现数据丢失现象。

3) DMA方式；其优点是I/O速度较快，大大减少了CPU进行中断处理的次数；排除了因并行操作设备过多时CPU来不及处理或因速度不匹配而造成数据丢失等现象。其缺点是所需硬件较多,每台设备要有一个DMA控制器。当设备增加时，多个DMA控制器的使用，显然不很经济。且多个DMA控制器的同时使用会引起内存地址的冲突并使得控制过程进一步复杂化。

4) 通道方式；一个通道可以控制多台设备，这不仅节省了费用，而且减轻了CPU在输入/输出中的负担。在通道方式下，CPU把I/O任务交给通道后，它就与通道就真正并行工作。其优点是I/O速度快，进一步减轻了CPU的工作负担和增加了计算机系统的并行工作能力。其缺点是控制较复杂，所需的硬件最复杂。

3．何谓缓冲区？为什么要引入缓冲？

答：缓冲即是使用专用硬件缓冲器或在内存中划出一个区域用来暂时存放输入输出数据的地方．

引入缓冲是为了匹配外设和CPU之间的处理速度，减少中断次数和CPU的中断处理时间。

4．通道与DMA有何区别？

答：通道方式与DMA方式之间的区别如下：

（1）在DMA方式下，数据传输的方向、传输长度和地址等仍然需要由CPU来控制。但在通道方式下，所需的CPU干预大大减少。

（2）在DMA方式下，每台设备要有一个DMA控制器。当设备增加时，多个DMA 控制器的使用，显然不很经济；但在通道方式下，一个通道可以控制多台设备，这不仅节省了费用，而且减轻了CPU在输入/输出中的负担。

（3）在DMA方式下传输数据时，是采用“窃取”总线控制权的办法来工作的。因此，CPU与设备之间并没有实现真正的并行工作；在通道方式下，CPU把I/O 任务交给通道后，它就与通道就真正并行工作。

5．何谓陷入？何谓软中断？试述中断、陷入和软中断之间异同。

答：陷入是指中断指令造成中断；而由程序运算引起的各种错误，如地址非法等称为异常。软中断是通信进程之间用来模拟硬中断的一种信号通信方式，它的处理过程类似于中断过程，但不需要通过硬件来产生中断请求。中断则是指外部设备发出的中断；

中断与陷入除在优先级设置方面有区别之外，还有如下区别：

（1）陷入通常由处理机正在执行的现行指令引起，而中断则是由与现行指令无关的中断源引起的。也即：对处理机来说，陷入是主动的，而中断是被动的。

（2）陷入处理程序提供的服务为当前进程所用，而中断处理程序提供的服务则不是为了当前进程的。

（3）CPU在执行完一条指令之后，下一条指令开始之前响应中断，而在一条指令执行中响应陷入。

中断与陷入都可以看作是硬中断，而软中断则不然，它是通信进程之间用来模拟硬中断的一种信号通信方式。

软中断和硬中断相同的地方是：其中断源发中断请求或软中断信号后，由接收进程在适当的时机自动进行中断处理或完成软中断信号所对应的功能。