第6章输入输出系统
第6章状态变量分析法
间变化而描述的路径，称为状态轨迹。
6
通信与信息基础教学部
状态与状态空间(3) 状态变量分析法的一般步骤
用状态变量来描述和分析系统的方法称为状态变量分 析法。当已知系统的模型及激励，用状态变量分析法时， 一般分两步进行：
一是选定状态变量，并列写出用状态变量描述系统特 性的方程，一般是一阶微分（或差分）方程组，它建立了 状态变量与激励之间的关系；同时，还要建立有关响应与 激励、状态变量关系的输出方程，一般是一组代数方程；
M
M
M
M
M
yr (t) cr1x1 (t) cr2 x2 (t) L crn xn (t) dr1 f1 (t) dr2 f2 (t) L drm fm (t)
11
Байду номын сангаас
通信与信息基础教学部
连续系统状态方程的一般形式(4)
状态方程、输出方程（P323）
x1
x
Mxx2n
a11
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通信与信息基础教学部
由电路图建立状态方程(1) 由电路直接建立状态方程的步骤
(1) 选择独立的电容电压和电感电流作为状态变量；
(2)
对于电容C应用KCL写出该电容的电流
iC
C
dvC dt
与其它状态
变量和输入变量的关系式；
(3)
对于电感L应用KVL写出该电感的电压
vL
L
diL dt
与其它状态
变量和输入变量的关系式；
(4) 消除非状态变量（称为中间变量）； (5) 整理成状态方程和输出方程的标准形式。
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通信与信息基础教学部
由电路图建立状态方程(2)
M
M
M
M
第 6 章 输入输出系统
4. 对I/O系统的基本要求
• ⑴ I/O系统应面向操作系统，对用户透明。 • 例如：如何确定I/O系统的软、硬件功能分 配及操作系统的界面；如何连接外设；如何 建立外设与主存/CPU之间的数据通路；如 何支持I/O操作与其他操作的并行执行。 • ⑵ 尽量减少系统瓶颈，保证系统的信息流 量平衡。 • 信息流量：单位时间内所能传送的信息量。
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目标
(2)信息逐渐稳定。 (4)接收信息。 (5)发出信息，表示 已经接收应答信号。
(8)复位应答信号。
6.2.3 总线的定时与同步方式（略）
• 总线上信号的有效期间由总线的定时信号确定， 总线的定时信号有同步、半同步和异步三种方式。 • ⑴ 同步方式 • 总线的各信号必须在某个时刻发出。 • 在同步方式下，总线上的所有设备的数据传输在 一个共同的时钟信号控制下进行。总线的操作的 所有信号与时钟的关系是固定的，主模块和从模 块之间没有应答信号。 • 同步方式适用于系统中各模块各种总线操作的速 度固定而且一致的场合，如CPU和存储器之间的局 部总线。
第 6 章
输入/输出系统结构
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本章学习内容
• I/O系统的特点及信息控制方式 • 总线及其控制方式 • I/O通道及其控制方式 • I/O处理机
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6.1 I/O系统概述 • 1. I/O系统的主要作用 • ⑴ 选择I/O设备 • ⑵ 控制I/O设备与CPU和主存之间的数 据传送以及对外设进行操作。
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常用的总线释放方式
• ① 用完后立即释放：每次总线操作完成时释放， 下次使用时需重新申请。 • ② 有新请求时释放：有其它模块请求时才释放。 如单机系统中的CPU。 • ③ 强占时释放：当有优先权高的模块请求时释放。 用于强制中断总线上的数据块传输操作。
第6章 基本输入输出接口(jkbs)--0173页PPT
IN AX,DX
第6章：OUT指令实例（向300H端口输出一个字节）
；唯一的方法：间接寻址，字节量输出 MOV AL,BVAR ；BVAR是字节变量 MOV DX,300H OUT DX,AL
第6章：输入/输出指令（IN、OUT）特点
（1） 累加器AL、AX的专用指令 对输入指令IN ，目的操作数只能为AL, 或AX IN AL, 21H IN AX, DX IN BX, 21H 对输出指令OUT ，源操作数只能为AL, 或AX OUT 20H, AL OUT DX, AX OUT DX, CX
I/O接口是位于系统与外设间、用来协助完成数据传 送和控制任务的逻辑电路，是CPU与外界进行信息 交换的中转站。
PC机系统板的可编程接口芯片、I/O总线槽的电路 板（适配器）都是接口电路
CPU
接口 电路
I/O 设备
第6章：6.1.1 I/O接口的主要功能
⑴ 对输入输出数据进行缓冲和锁存 输出接口有锁存环节；输入接口有缓冲环节 实际的电路常见： 输出锁存缓冲环节、输入锁存缓冲环节
；方法3：直接寻址，字节量输入
IN AL,21H
MOV AH,AL
IN AL,20H
；方法4：间接寻址，字节量输入
MOV DX,21H
IN AL,DX MOV AH,AL DEC DX IN AL,DX
；方法1：直接寻址，字量输入 IN AX,20H
；方法2：间接寻址，字量输入 MOV DX,20H
OUT 20H, AL
E620
IN AL, DX
输入指令（IN：将外设数据传送给CPU内的AL/AX）
IN AL,i8 ;字节输入
IN AL,DX ;字节输入
IN AX,i8;字输入
计算机原理 第六章输入输出系统
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为保证总线所传输的信息的有效性，总线 信息应具有单一性：在同一时刻至多只能有一 个部件向总线发送信息，但可以有多个部件同 时接收总线信息。
1. 总线电路： 输出挂在总线上的部件需通过“总线电路” 向总线发送信息。
总线电路由三态输出器件（TSL器件）承担。 input TSL control output
1. ISA总线：用于IBM PC/XT 微机系统，(8086)，一共６２根信号线， 其中２０根地址线，８根数据线，４个读写信号，６个中断请求线，３ 路ＤＭＡ请求，还包括时钟、电源线和地等，总线带宽 8.33 MB/s。
２．EISA总线 （80386）， 数据线扩展到了３２位，带宽达到了33.3MB/s。 3. PCI总线：（Peripheral component interconnection）（外围部 件互连） 总线频率为33 MHZ→66MHZ→133MHZ, 可以直接连接高速外部 设备。 同步时序总线，对地址信号和数据信号分时复用， 64根线，采用集中式的总线仲裁方式。 ４．AGP总线（加速图形接口总线） AGP总线把主存和显存连接起来，不再走PCI总线。 ５．USB总线（通用串行总线）主要用于连接低速输入输出设备。 带宽为1.5MB/s。
3. 控制总线CB（Control Bus） 控制总线用来传送各类控制/状态信号。
包括I/O读写命令，MEMR/W存储器读写命令，应答信号，总线请求与 总线使用信号，复位信号，时钟信号等。
4. 电源线
许多总线标准中都包含了电源线的定义，主要有+5V逻辑电源；GND逻 辑电源地；-5V辅助电源；±12V辅助电源。
２．计数器查询方式
在计数器查询方式中，总线上的任一设备申请使用总线时，通过 BR线发出总线请求。
操作系统第6章(设备管理习题与解答)
第6章设备管理习题与解答6.1 例题解析例6.2.1 何谓虚拟设备？请说明SPOOLing系统是如何实现虚拟设备的。
解本题的考核要点是虚拟设备的实现方法。
虚拟设备是指利用软件方法，比如SPOOLing系统，把独享设备分割为若干台逻辑上的独占的设备，使用户感受到系统有出若干独占设备在运行。
当然，系统中至少一台拥有物理设备，这是虚拟设备技术的基础。
SPOOLing系统又称“假脱机I/O系统”，其中心思想是，让共享的、高速的、大容量外存储器（比如，磁盘）来模拟若干台独占设备，使系统中的一台或少数几台独占设备变成多台可并行使用的虚拟设备。
SPOOLing系统主要管理外存上的输入井和输出井，以及内存中的输入缓冲区和输出缓冲区。
其管理进程主要有输入和输出进程，负责将输入数据装入到输入井，或者将输出井的数据送出。
它的特点是：提高了 I/O操作的速度；将独占设备改造为共享设备；实现了虚拟设备功能。
例 6.2.2 有关设备管理要领的下列叙述中，( )是不正确的。
A．通道是处理输入、输出的软件B．所有外围设备都由系统统一来管理C．来自通道的I/O中断事件由设备管理负责处理D．编制好的通道程序是存放在主存贮器中的E．由用户给出的设备编号是设备的绝对号解本题的考核要点是设备管理的基本概念。
(1) 通道是计算机上配置的一种专门用于输入输出的设备，是硬件的组成部分。
因此A是错误的。
(2) 目前常见I/O系统其外部设备的驱动和输入输出都由系统统一管理。
因此B是对的。
(3) 设备管理模块中的底层软件中配有专门处理设备中断的处理程序。
通道中断属于设备中断的一种。
因此C是对的。
(4) 通道设备自身只配有一个简单的处理装置（CPU），并不配有存储器，它所运行的通道程序全部来自内存。
因此D是对的。
(5) 系统在初启时为每台物理设备赋予一个绝对号，设备绝对号是相互独立的。
由用户给出的设备号只能是逻辑编号，由系统将逻辑号映射为绝对号。
因此E是错误的。
微型计算机原理与接口技术(何宏)章 (6)
第6章 输入/输出接口技术
2．端口编址方式 既然端口可被微处理器访问，如同存储单元，那么每个端口 也存在着编址的方式问题。在当今流行的各类微机中，对I/O接口 的端口编址有两种办法，即端口统一编址和端口独立编址。用 Motorola公司的微处理器，如6800、68000系列构成的微型机采用 前一种方法；而用Zilog和Intel 公司的微处理器，如Z-80、Z800、8086/8088、80286、80386、80486、Pentium等系列构成的 微型机都采用后一种方法。
期(WR为低电平时)呈现在数据总线上，这样短的时间用于向低速 外围设备传送是不可能的，因此，要在接口电路中设置数据锁存 器，将CPU输出的信息先放在锁存器中锁存，再由外设进行处理， 以解决双方的速度匹配问题。
第6章 输入/输出接口技术
2．缓冲隔离功能 CPU与外设的信息交换是通过CPU的数据总线完成的，系统不 允许外设长期占用数据总线，而仅允许被选中的设备在读周期(或 写周期)占用数据总线。通过接口电路，就可以实现外围设备信息 在CPU允许期内传递到CPU数据总线上，其他时间对CPU总线呈高阻 状态，这样，设备之间可互不干扰。一般在接口电路中设置输入 三态缓冲器满足上述要求。 3．转换功能 通过接口电路，可以实现模拟量与数字量之间的转换。若外 设电平幅度不符合CPU要求，则通过接口电路进行电平匹配，也可 以实现串行数据与并行数据的转换。
息、状态信息和控制信息3种类型。 1．数据信息 CPU和外围设备交换的基本信息就是数据，数据通常为8位或
16位。数据信息大致分为以下3种类型。 (1) 数字量。数字量是指由键盘、磁盘、扫描仪等输入设备
读入的信息，或者主机发送给打印机、磁盘、显示器、绘图仪等 输出设备的信息，它们是二进制形式的数据或是以ASCII码表示的 数据及字符，通常为8位。
操作系统题目第6章
第六章输入输出系统1、通过硬件和软件的功能扩充，把原来独占的设备改造成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、虚拟设备D、用户设备2、CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为解决这一矛盾，可采用（）。
A、并行技术 B.通道技术C、缓冲技术D、虚存技术3、为了使多个进程能有效的同时处理I/O，最好使用（）结构的缓冲技术。
A、缓冲池B、单缓冲区C、双缓冲区D、循环缓冲区4、磁盘属于①（），信息的存取是以②（）单位进行的，磁盘的I/O控制主要采取③（）方式，打印机的I/O控制主要采取③（）方式。
①A、字符设备 B、独占设备 C、块设备D、虚存设备②A、位(bit) B、字节C、桢D、固定数据块③A、循环测试 B、程序中断 C、DMA D、SPOOLing5、下面关于设备属性的论述中正确的为（）。
A、字符设备的一个基本特征是不可寻址的，即能指定输入时的源地址和输出时的目标地址B、共享设备必须是可寻址的和可随机访问的设备C、共享设备是指在同一时刻内，允许多个进程同时访问的设备D、在分配共享设备和独占设备时，都可能引起进程死锁6、下面关于虚拟设备的论述中，正确的是（）。
A、虚拟设备是指允许用户使用比系统中具有的物理设备更多的设备B、虚拟设备是指把一个物理设备变成多个对应的逻辑设备C、虚拟设备是指允许用户以标准化方式来使用物理设备D、虚拟设备是指允许用户程序不必全部装入内存便可使用系统中的设备7、通道是一种特殊①（），具有②（）能力，它用于实现③（）之间的信息传输。
①A、I/O设备B、设备控制器C、处理机D、I/O控制器②A、执行I/O指令集 B、执行CPU指令集C、传输I/O指令D、运行I/O进程③A、内存与外设B、CPU与外设C、内存与外存D、CPU与外存8、为实现设备分配，应为每类设备设置一张①（），在系统中配置一张①（），为实现设备的独立性，系统中应设置一张②（）。
①A、设备控制表B、控制器控制表C、系统设备表D、设备分配表②A、设备开关表B、I/O请求表C、系统设备表D、逻辑设备表9、下面不适合于磁盘调度算法的是（）。
第六章_基本输入输出接口技术
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6.3 CPU与外设之间的数据传送方式
[例] 设状态端口地址为086H，数据端口地址为084H，外 设忙碌D7=1，请用查询方式写出CPU从存储器缓冲区 Buffer送出1KB的数据给外设的程序段。 LEA SI , Buffer ；取Buffer的有效地址送SI MOV CX , 1000 ；循环次数 W1: MOV DX, 086H ；状态端口地址送DX W2: IN AL , DX ；从状态端口读入状态信息 AND AL，80H ； BUSY=0? JNZ W2 ； BUSY=1，返回继续查询 MOV AL,[SI] ； BUSY=0，取数据 MOV DX, 084H ；数据端口地址送DX OUT DX,AL ；数据输出到数据端口 INC SI ；SI指向下一个字节数据 LOOP W1 ；CX-1送CX≠0，循环 HLT ；CX=0，传送结束
FFFFF
内存 空间 I/O 空间
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§6-2 I/O端口的编址与访问
二、 I/O端口地址的译码方法：
I/O端口地址译码的一般原则是：把CPU用于I/O端口寻址 的地址线分为高位地址线和低位地址线两部分：
将低位地址线直接连到I/O接口芯片的相应地址引脚， 实现片内寻址，即选中片内的端口。 将高位地址线与CPU的控制信号组合，经地址译码电 路产生I/O接口芯片的片选信号。 常见的译码器： 2/4线译码器74LS139 3/8线译码器74LS138
返回断点
6.3 CPU与外设之间的数据传送方式
关于中断的几点说明：
采用中断的数据传送方式时，外设处于主动申请地 位，CPU配合进行数据传送；CPU不必反复去查询 外设的状态，而是可以与外设“并行工作”，因此 提高了CPU的工作效率，并且更具有实时性。
第6章输入输出技术ppt课件
据
出 端
线
口
地址译码
(WR,IO/M ) IOW
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6.3 I/O的基本方式
( Direct Memory Access )
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▪ 无条件传送（CPU与外设同步工作）：外部控制 过程各种动作时间是固定的，而且是已知的。
无条件传送：输出
输 出 设 备
锁存器
DQ G
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锁 存 DB（D7~D0） 器
AB 地址译码器 IOW(WR,IO/M)
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例：如图示，外设为8个发光二极管，与其相连的 I/O端口地址80H，欲使发光二极管全亮，执行指令：
MOV AL, 0
OUT 80H, AL
CPU
DB AB CB
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6.1 概述
输入输出(I/O)设备是计算机系统的重要组 成部分，计算机通过它们与外界进行数据交换。 因I/O设备种类繁多，CPU并不与I/O设备直接 进行信息交流，而是通过I/O接口进行。I/O接 口是连接CPU和I/O设备之间的桥梁。
输入设备和输出设备统称为外设。 I/O接口电路：即I/O适配器。
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2、接口传递的信息
接口传递的基本信息是数据信息，除此之外，还 传递状态信息和控制信息。不同的信息用不同的I/O 端口区分。 数据信息：CPU与I/O设备传递的基本信息，包括数 字量、模拟量、开关量和脉冲量。
状态信息：反映I/O设备当前工作状态的信息，如输 出设备是否空闲，输入设备是否数据准备好等。
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输入接口设计
完成如下任务： 当开关接通时，CPU 执行程序段ON; 当开关断开时，CPU 执行程序段OFF;
第6章 输入输出及终端系统
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状态端口地址：0000 0011 1111 1011 数据端口地址：0000 0011 1111 1000
外设应提供设备状态信息 接口应具备状态端口
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查询工作方式流程图
开始
读入并测试外设状态
N
READY?
Y
进行一次 数据交换
N
每满足一次 条件只能进 行一次数据 传送
传送完？
Y
结束
防止死循环 超时?
N Y
读入并测试外设状态
N
超时错
READY?
Y
复位计时器
N
与外设进 行数据交换 传送完？
Y
结束
查询工作方式例
N 进行一次传送
修改地址指针
N
传送完否?
Y
结 束
查询工作方式
优点：
软硬件比较简单 CPU效率低，数据 传送的实时性差， 速度较慢
1号外设 准备就绪？ N 2号外设 准备就绪？ N 3号外设 准备就绪？ N
Y
对1号外设服务
缺点：
Y
对2号外设服务
Y
对3号外设服务
┇
n号外设 准备就绪？ N
Y
对n号外设服务
按传输信息的类型分类：
模拟接口
并行接口 串行接口
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按传输信息的方式分类：
接口特点
输入接口：
操作系统第六章复习题-答案
操作系统---------第6章复习题一、选择题1、Spooling 技术提高了（ A ）利用率。
A 独占设备B 共享设备C 文件D 主存储器2、在下面的I/O 控制方式中，需要CPU 干预最少的方式是（ D ）。
A 程序中断方式B 中断驱动I/O 控制方式C 直接存储器访问DMA 控制方式D I/O 通道控制方式3、利用通道实现了（Ｃ）之间数据的快速传输。
A CPU 和外设B 内存和CPU Ｃ内存和外设Ｄ外设和外设4、设备驱动程序是系统提供的一种通道程序，它专门用于在请求I/O 的进程与设备控制器之间传输信息。
下面的选项中不是设备驱动程序功能的是（ C ）。
A 检查用户I/O 请求的合法性。
B 及时响应由控制器或由通道发来的中断请求。
C 控制I/O 设备的I/O 操作。
D 了解I/O 设备的状态，传送有关参数，设置设备的工作方式。
5、下表中列出的是一段简单的通道程序（内含 6 条指令），在下面的各个选项中叙述不正确的是（ D ）。
A 该段通道程序包括6 条、2 类通道指令。
B 这些指令涉及的数据内存地址有相邻接的地方。
C 该段通道程序共处理了5 条记录。
D 单记录最大为230 个字节。
6、基本的I/O 设备处理进程一般处于（ C ）状态。
A 就绪B 执行C 阻塞D 死锁7、缓冲技术的缓冲池在（ A ）中。
A 内存B 外存C ROMD 寄存器8、通过硬件和软件的功能扩充，把原来独占的设备改造成能为若个用户共享的设备，这种设备称为（ D ）。
A 存储设备B 系统设备C 用户设备D 虚拟设备9、为了使多个进程能有效地同时处理输入和输出，最好使用（ A ）结构的缓冲技术。
A 缓冲池B 循环缓冲C 单缓冲D 双缓冲10、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（ C ）。
A 程序查询B 中断方式C DMA 方式D 无条件存取方式11、在采用SPOOLING 系统中，用户的打印结果首先被送到（ A ）。
微机原理第六章 输入输出和中断技术 part 2 (2)
中断处理的一般过程
6.4.3 8088/8086中断系统
8086/8088为每个中断源分配 一个中断类型码（中断向量码），其取值范围为 0~255，实际可处理56种中断。其中包括软件中断，系统占用的中断，已经开放 给用户使用的中断。所有中断又可分为两大类：内部中断和外部中断。
内部中断
6.4.2 中断处理的一般过程
1. 中断请求 2. 中断源识别及中断判优 3. 中断响应 4. 中断处理（服务） 5. 中断返回
1. 中断请求 ➢ INTR中断请求信号应保持到中断被处理为止 ➢ CPU响应中断后，中断请求信号应及时撤销
2. 中断源识别 ➢ 软件判优：由软件来安排中断源的优先级别。顺序查询中断请求，先查询的
➢ （4）能向存储器或外设发出读/写命令。 ➢ （5）能决定传送的字节数，并判断DMA传送是否结束。 ➢ （6）在DMA过程结束后，能向CPU发出DMA结束信号，将总线控制权交
还给CPU。
2. DMA控制器的工作过程 ➢ （1）当外设准备好，可以进行DMA传送时，外设向DMA控制器发出
“DMA传送请求”信号DRQ ➢ （2）DMA控制器收到请求后，向CPU发出“总线请求”信号HOLD ➢ （3）CPU在完成当前总线周期后会立即发出HLDA信号，对HOLD信号进
➢ （2）单步中断——1型中断，标志寄存器中有一位陷阱标志TF。 ➢ （3）断点中断——3型中断，专用于设置断点的指令INT 3，用于程序中设
置断点来调试程序。
➢ （4）溢出中断——4型中断，在算数指令的执行过程发出溢出 ➢ （5）用户自定义的软件中断——n型中断，执行中断指令INT n引起内部中
断。
需要时，CPU回到原来被中断的地方继续执行自己的程序。 优点： ➢ CPU效率高，实时性好 缺点 ➢ 程序编制相对较为复杂
第6章输入输出系统-选择题
第6章输⼊输出系统-选择题第6章输⼊输出系统(I/O管理)-选择题1.以下关于设备属性的叙述中,正确的是()。
A.字符设备的基本特征是可寻址到字节,即能指定输⼊的源地址或输出的⽬标地址B.共享设备必须是可寻址的和可随机访问的设备C.共享设备是指同⼀时间内允许多个进程同时访问的设备D.在分配共享设备和独占设备时都可能引起进程死锁2.虚拟设备是指()A.允许⽤户使⽤⽐系统中具有的物理设备更多的设备B.允许⽤户以标准化⽅式来使⽤物理设备C.把⼀个物理设备变换成多个对应的逻辑设备D.允许⽤户程序不必全部装⼊主存便可使⽤系统中的设备3.磁盘设备的1O控制主要采取()⽅式A.位B.字节C.帧D. DMA4.为了便于上层软件的编制,设备控制器通常需要提供()A.控制寄存器、状态寄存器和控制命令B.1/O地址寄存器、⼯作⽅式状态寄存器和控制命令C.中断寄存器、控制寄存器和控制命令D.控制寄存器、编程空间和控制逻辑寄存器5.在设备控制器中⽤于实现设备控制功能的是()A. CPUB.设备控制器与处理器的接C.I/O逻辑D.设备控制器与设备的接⼝6.在设备管理中,设备映射表(DMT)的作⽤是()A.管理物理设备B.管理逻辑设备C.实现输⼊/输出D.建⽴逻辑设备与物理设备的对应关系7.DMA⽅式是在()之间建⽴⼀条直接数据通路A.I/O设备和主存D.CPU和主存8.通道⼜称1/O处理机,它⽤于实现()之间的信息传输。
A.内存与外设B.CPU与外设C.内存与外存D.CPU与外存9.在操作系统中,()指的是⼀种硬件机制A.通道技术B.缓冲池C. Spooling技术D.内存覆盖技术10.若1O设备与存储设备进⾏数据交换不经过CPU来完成,则这种数据交换⽅式是()A.程序查询B.中断⽅式C.DMA⽅式D.⽆条件存取⽅式11.计算机系统中,不属于DMA控制器的是()A.命令/状态寄存器B.内存地址寄存器C.数据寄存器D.堆指针寄存器12.()⽤作连接⼤量的低速或中速1O设备A.数据选择通道B.字节多路通道 D.I/O处理机C.数据多路通道13.在下列问题中,()不是设备分配中应考虑的问题A.及时性B.设备的固有属性C.设备独⽴性D.安全性14.将系统毎台设备按某种原则统⼀进⾏编号,这些编号作为区分硬件和识别设备的代号,该编号称为设备的()A.绝对号B.相对号C.类型号D.符号A.设备控制器和通道可以分别控制设备B.对于同⼀组输⼊输出命令,设备控制器、通道和设备可以并⾏⼯作回C.通道控制设备控制器、设备控制器控制设备⼯作D.以上答案都不对16.有关设备管理的叙述中,不正确的是()A.通道是处理输⼊输出的软件B.所有设备的启动⼯作都由系统统⼀来做C.来⾃通道的IO中断事件由设备管理负责处理D.编制好的通道程序是存放在主存中的17.【2010统考真题】本地⽤户通过健盘登录系统时,⾸先获得健盘输⼊信息的程序是()A.命令解释程序B.中断处理程序C.系统调⽤服务程序D.⽤户登录程序18. I/O中断是CPU与通道协调⼯作的⼀种⼿段,所以在()时,便要产⽣中断A.CPU执⾏“启动I/O”指令⽽被通道拒绝接收B.通道接收了CPU的启动请求C.通道完成了通道程序的执⾏D.通道在执⾏通道程序的过程中19.⼀个计算机系统配置了2台绘图机和3台打印机、为了正确驱动这些设备,系统应该提供()个设备驱动程序A.5B.3C.2D.120.将系统调⽤参数翻译成设备操作命令的⼯作由()完成A.⽤户层I/OB.设备⽆关的操作系统软件C.中断处理D.设备驱动程序21.【2017统考真题】系统将数据从磁盘读到内存的过程包括以下操作①DMA控制器发出中断请求②初始化DMA控制器并启动磁盘③从磁盘传输⼀块数据到内存缓冲区④执⾏“DMA结束”中断服务程序正确的执⾏顺序是()A.③→①→②→④B.②→③→①→④C.②→①→③→④22.【2011统考真题】⽤户程序发出磁盘I/O请求后,系统的正确处理流程是()A.⽤户程序→系统调⽤处理程序→中断处理程序→设备驱动程序B.⽤户程序→系统调⽤处理程序→设备驱动程序→中断处理程序C.⽤户程序→设备驱动程序→系统调⽤处理程序→中断处理程序D.⽤户程序→设备驱动程序→中断处理程序→系统调⽤处理程序23.【2012统考真题】操作系统的I/O⼦系统通常由4个层次组成,每层明确定义了与邻近层次的接⼝,其合理的层次组织排列顺序是()A.⽤户级1O软件、设备⽆关软件、设备驱动程序、中断处理程序B.⽤户级1O软件、设备⽆关软件、中断处理程序、设备驱动程序C.⽤户级1/O软件、设备驱动程序、设备⽆关软件、中断处理程序D.⽤户级IO软件、中断处理程序、设备⽆关软件、设备驱动程序24.【2013统考真题】⽤户程序发出磁盘I/O请求后,系統的处理流程是:⽤户程序→系统调⽤处理程序→设备驱动程序→中断处理程序。
第6章 格式输入输出
分析下列程序的输出结果。 I=56 J=1247 K=5126 WRITE(*,10)I,J,K 10 FORMAT(1X,2(I5,2X)/) END 输出结果为： □□□56□□□1247 (空一行) 5126
总 结
FORTRAN 90提供的编辑描述符很多，这给初学者学习 带来了困难，但一些编辑描述符也有共同特点，把握 这些特点以后也就不难掌握了。 可重复编辑描述符是用来决定对应输入输出项的输入输 出格式的，其中都有字段宽度w，而且对于输入都是 从输入记录中取w个字符，对于输出都是在输出记录 w 中输出w个字符。但问题是，在输入时，取得的w个 字符按什么规则加工后传送到对应的输入项。在输出 时，当输出项实际包括的字符的个数和编辑符中所确 定的字段宽度(对于数值型数据还有小数位数)之间不 相符时，如何输出?读者可以分数值型、逻辑型、字 符型进行总结。
二、格式输入输出语句
1．格式输出 PRINT f,输出项 其中f是格式说明符，指明了输出所用的格式。它有以下 三种形式： (1)格式说明符是一个“*”，表示输出使用表控格式。 (2)格式说明符是一个字符常量。例如 PRINT '(1X,2F7.3)',X,Y (3)格式说明符是格式语句(FORMAT)的语句标号。例如 PRINT 100,A,B,C 100 FORMAT(1X,F9.4,2F7.3) WRITE(u,f) 输出项 其中u是设备号，用于指明具体使用的输出设备。u可以 是一个无符号整数，还可以是星号*。*表示系统预先约 定的外部设备，一般为显示器。
实验七 格式输入输出
字符型数据编辑描述符 字符型数据的输入输出用A编辑符。其一般格式是： rAw 其中字段宽度w可以省略，省略时，输入输出项的字段宽度隐含为对 应的字符型输入输出项的长度l。 (1)A编辑符的输入规则：当w>l时，从w个字符中取出最右边l个字 符送给对应的输入项。当w<l时，当w个字符全部送入输入项，并 靠左对齐，右边补l-w个空格。这一点同字符赋值语句的规则是相 同的。 (2)A编辑符的输出规则：在输出记录中，Aw编辑符所对应的输出项 一定占w个字符的宽度，但输出项实际包含字符的个数l可能与w 不一致。当w=l时，输出项所有的字符全部输出。当w>l时，输出 项所有的字符全部输出，并且靠右对齐，左补w-l个空格。当w<l 时，输出项最左边w个字符输出。当w省略时，按输出项的长度输 出，这是最方便的形式。
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第六章输入输出系统一、填空题l 、操作系统中，设备管理的目标是（）和（）。
2、中断装置通常是按预定的顺序来响应同时出现的中断事件的，这个预定的顺序通常被称为（）。
3．通道通过执行通道程序来完成控制设备工作，完成指定的（）操作．4．通道可分为（）、（）和（）三种类型．5．中断向量实际上是一种指针，它指向对应（）的入口．6．访问磁盘时间由（），（）和（）三部分组成．7．缓冲是一种（）扶术，它利用某种存储设备，在数据传送过程中进行暂时的存放．8．I／O管理中，（）技术是操作系统得以响应外部和内部物理请求的必不可少的重要机制．9、（）算法是选择当前磁头所在磁道距离远近的请求作为下一次服务的对象．10．磁盘地址空间是（）维的．11．为实现CPU与外部设备的并行工作，系统引入了（）硬件机制．12，IlO涉及的基本的硬件元素有（）等等．13．控制设备的核心模块为（）·14．设备和CPU之间数据传送控制方式有四种：程序直接控制方式，中断控制方式，DMA方式和（）·15. 缓冲，中断及（）也是设备管理中的一个重要部分．16. 磁盘是海量存储设备．海量存储设备的出现使得计算机系统的数据保留得以实现．磁盘也就成了（）数据的关键．17．许算机两个最主要的工作就是（）和处理机．18．磁盘又可以分为（）·19．如何有效地对连接到计算机的外设进行（）是操作系统设计者最关心的问题之一．20．一个设备可能通过电缆甚至（）发送信号，与计算机系统通信．21 、一般来说，把设备与主机之间的接口称之为（）·22．如果很多设备都共用一条线路通信，称镇线路为（）23．之所以区分控制器和设备本身是因为操作系统大多与（）打交道，而非设备本身．24．大多数小型计算机的CPU和控制器之间的通信采用（）·25．一个I／O端口一般有四个寄存器：状态寄存器，（）、输入寄存器和输出寄存器．26．对磁盘来说，数据传输率由磁头的读／写速度来决定，而磁头的读／写速度经常超过（）字节／秒．这样，磁盘和内存之间传榆一个字节的时间不能超过5us．27．通道指的是一种带有处理机特征的，能够自动编制和执行通道程序以实现外设和主存直接交换数据的控制设备．我们常又称之为（）·28．通道都由一个核心部件即（）进行控制．29．设备管理的主要任务之一是控制设备和（）或CPU之间的数据传送常用的数据传送控制方式．30．程序方式是指用户用进程来控制内存或CPU对外围设备进行信息传送．按照硬件结构的简易程度，我们又可以细分为（）·31．在（）传送方式下，外设具有中请CPU服务的主动权，当输入设备将数据准备好或者输出设备可以接收数据时，便可以向CPU发出中断请求，使CPU暂时停下目前的工作而和外设进行一次数据传榆．等输入操作或者输出操作完成以后，CPU继续进行原来的工作．32．为了准确有效地知道中断请求来自何种设备，中断机制提供了一种特殊的中断地址．在大部分架构中，这种地址为中断向量表中的一个偏移量，一般我们把它称作（）·33．每个外设对应的接口上连接一个逻辑电路，这些逻辑电路构成一个链，将这种链称为（）·34．用周期扩展法进行DMA传送，一次能传送（）个字节．35．DMA方式对外圈设备的管理和某些操作仍由（），搜制．36、（）是指仅供操作系统和其他系统软件使用的具有特权的指令。
一般用户不能使用．37．启动I／O设备指令是一条主要的I／O指令，它属于（）指令，在被访管指令调用的系统管理程序的最后一条执行．38．I／O子系统提高系统性能的方法除I／O调度之外，就是（）·39．数据传榆过程中，在内存中划出一个区域用于存放在两个外设或设备与进程间传榆的数据，这个区域我们称之为（）·40．多缓冲是把多个缓冲区连接起来组成两部分，一部分专门用于输入，另一部分专门用于（）·41．根据中断源产生的条件，可以把中断分为（）·42．I／O设备发生错误可能有多种情况：或者是（），如网络不堪重负；或者是物理机械特性的原因，如硬盘出现坏扇区．43．现在的操作系统通过路径使得请求与（）之间的联系变得更加灵活方便．44．对于磁盘来说，要提高访问速度，主要着眼于两个方面：（）和磁盘带宽．45．在磁盘存取数据之前，我们必须将磁盘划分为扇区，以便磁盘控制器进行读写．这个过程叫做低格或者（）·二、选择题1．通道是一种( )．A 保存I／O信息的部件B．传榆信息的电子线路C 通用处理器D．专用处理器2．CPU对通道的请求形式是( )．A．自陷B．中断 C 通道命令D．转移指令3．通道对CPU的请求形式是( )．A．自陷B．中断C．通道命令D．跳转指令4．环形缓冲区是一种( )．A 单缓冲区B．双缓冲区C．多缓冲区D．缓冲池5．系统利用SPOOLING技术实现( )．A 对换手段B．虚拟设备C．系统调用D．虚拟存储6．在配有操作系统的计算机中，用户程序通过( )向操作系统提出使用外部设备的要求．A 作业中请B．原语C．系统调用D．I／O指令7．CPU与通道可以并行执行，并通过( )实现彼此间的通讯和同步．A I／O指令B．I／O中断C．I／O指令和I／O中断D．操作员8．( )是直接存储设备．A．磁盘B．磁带C．打印机D．键盘显示终端9．下列叙述，正确的一条是( )．A 在设备I／O中引入缓冲技术的目的是为了节省内存B．指令中的地址结构和外存容量是决定虚存作业地址空间的两个因素C．处于阻塞状态的进程被唤醒后，可直接进入运行状态D．在请求页式管理中，FIFO置换算法的内存利用率是较高的10．系统中，像键盘，终端、打印机等以字符为单位组织和处理信息的设备称为( )．A 字符设备B．块设备 C 虚拟设备D．独享设备11．磁盘上的文件以( )单位读写。
A 磁道B．页C．柱面D．块12．引入缓冲技术是为了( )．A 提高设备利用律B．提高内存接口C．扩充相对地址空间D．提高CPU和I／O设备之间交换信息的速度13．所谓的输A．／输出操作，也叫I／O操作，它是指( )．A CPU和内存中的信息传输B．CPU和外存中的信息传榆C．内存和设备之间的信息传输D．内存和外存之间的信息传输14．除了中断屏蔽外，设置( )也能解决中断响应次序．A 特权指令B．时间片C．中断优先级D．响应比15．下面叙述错误的是( )．A 由于磁带的价格比磁盘便宜，用磁带实现索引文件最经济B．索引顺序文件既能顺序访问C 直接访问文件既能顺序访问，又能随机访问D．变更磁盘上的顺序文件记录的内容，不一定要复制整个文件16．( )是利用虚拟设备达到I／O要求技术．A．把I／O要求交给多个物理设备分散完成B．利用外存作缓冲，将作业与外存交换信息和外存与物理设备交换信息两者独立起来，使他们并行工作C 把I／O信息先存放在外存，然后由一台物理设备分批完成I／O要求D．把共享设备改为某作业的独享设备，集中完成I／O要求17．( )属于直接存储设备．A 打印机B．磁盘C．磁带机D．键盘18．缓冲技术的缓冲池在( )中．A．主存B．外存 C. ROM D．寄存器19．( )中断是正在运行的进程所期待的自愿中断事件．A. 程序B．访问C．输入／输出D．程序状态字三、判断题1．CPU通过安排I／O完成从设备到内存的数据移动，或者通过DMA控制器、通道等完成设备间数据移动．( )2．程序直接控制方式和中断控制方式都不适用于简单的、外设很少的计算机系统．( )3．缓冲是为了匹配设备和CPU的处理速度，以及为了进一步减少中断次数和解决DMA方式或通道方式时的瓶颈问题引入的。
中断有硬中断和软中断之分．硬中断又分外中断和内中断，即中断和陷阱．( )4．外部设备的数据传榆串通常是由外设本身决定的，而不是由CPU决定的．( )5．在DMA方式下，外部设备利用专用的接口电路直接和存储器进行高速数据传送，但仍需要经过CPU．( )6．菊花链法是解决中断优先级的一个简单软件方法．( )7．在多任务或多用户系统中，I／O指令属于特权指令，一般用户程序不许使用这些指令．( ) 8．FCFS算法在性能上明显优于SSTF算法．( )9．调度算法的性能很大程度上依赖于访问请求的数量和类型。
( )10．空间交换管理是操作系统另一种低层次的任务处理．( )四、简答题1. Spooling技术如何使一台打印机虚拟成多台打印机?2．按资源分配管理技术，输入输出设备类型可分为哪三类?3．设备驱动程序是什么?为什么要有设备驱动程序?用户进程怎样使用驱动程序?4．什么叫通道技术?通道的作用是什么?5．数据传送控制方式有哪几种?比较它们各自的优缺点．6．什么是中断?中断处理的过程是怎样的?7．什么是陷阱，什么是软中断?试比较中断、陷阱和软中断之间的异同．8、什么是DMA传送方式?简述DMA传送的过程．9．什么是缓冲?为什么要引入缓冲?10．试叙述I／O请求处理的过程．11．什么是I／O控制?主要任务有哪些?12．试说说如何划分交换区间．13．简述RAID技术奇偶校验处理的过程．14．简述如何实现稳定存储．15．为什么一个多任务环境下的系统，在多个磁盘及控制器间的文件系统I／O的平衡很重要?16．试讨论备份扇区与顺延扇区的异同．17．如果硬盘的每一个GB的成本可以与磁带相同，是否磁带还有存在的价值，试说明你的想法?18．试说明可被处理器检测的3种异常，井举例说明各自的使用时机．19．试问典型的I／O端口包含哪4种寄存器?其作用是什么?20．试问一般的CPU有哪两类中断要求?其使用的时机是什么721．试说明DMA的传输步骤．22．试说明顺序访问及随机访问的差异．23．试描述阻塞与非阻塞间的差异．24．试说明非阻塞式系统调用与异步系统调用的差异．25．为什么使用I／O调度能够改良系统整体的性能?试举例说明．26．试说明使用缓冲的3个理由．27．试问何谓高速缓存?它与缓冲区有何差异?28．试列举几种改变I／O执行性能的方法．29．试举例分别说明3种适合使用阻塞I／O与非阻塞I／O的状况．30．试说明轮询与中断间的差异及个别的使用时机．31，试说明当CPU速度增加时，若同时增加系统总线与设备的速度，是否一定能增加整体性能．32．试举出将功能置于设备控制器中，而不置于内核内的优缺点．33．试说明DMA如何增加系统并发性及硬件设计的复杂度．34．试描述DMA的传输方式，并举出一个使用DMA却不会改善执行性能的例于．35．为提供I／O设备服务，试描述结合轮询、睡眠与中断的综合方法，并举例说明适合的应用环境·36．试举例说明是什么I／O的系统调用相当耗费CPU资源．37．试举出SCAN和C-SCAN，以及LOOK和C-LOOK算法适用的状况．38．假设磁盘驱动器具有5000个柱面，编号从0到4999，现今磁头正在服务柱面143的要求，而前一次的要求是柱面125．如果队列中未服务的要求以FIFO的次序排列如下：86，1470，913，958，1590、1022、1657、173由目前的读写头位置开始，对于下列的每一种磁盘调度算法，它的磁盘臂的移动总距离(以柱面数为单位)是多少?a．SSTFK．b．SCANL．c．C-SCAN．39．什么样的应用程序或磁盘访问的状态，对于SSTF，SCAN和C。