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  IO设备_IT/计算机_专业资料。1. 2. 3. 4. I/O 设备怎样分类?从资源分配角度来看,I/O 设备可分为哪几类设备? 可以从多方面对 I/O 设备进行分类: a) 按使用特性分类,可以划分为: 1) 存储设备,如

  1. 2. 3. 4. I/O 设备怎样分类?从资源分配角度来看,I/O 设备可分为哪几类设备? 可以从多方面对 I/O 设备进行分类: a) 按使用特性分类,可以划分为: 1) 存储设备,如磁盘、磁带、光盘等。 2) 输入/输出设备,如打印机、键盘、显示器、音声输入/输出设备等等。 3) 终端设备,包括通用终端、专用终端和虚终端。 4) 脱机设备。 b) 按所属关系分类,可划分为: 1) 系统设备, 指在操作系统生成时已经等机载系统中的标准设备, 如打印机、 磁盘等,时钟也是一系统设备。 2) 用户设备,指在系统生成时未登记在系统中的非标准设备。 c) 按资源分配分类,可划分为: 1) 独占设备, 通常分配给某个进程, 在该进程释放之前, 其他进程不能使用。 如打印机和纸带读入机。 2) 共享设备,允许若干个进程同时使用。如磁盘机 3) 虚拟设备, 通过假脱机技术把原来的独占设备改造成若干进程所共享的设 备,以提高设备的利用率。 d) 按传输数据数量分类,可划分为: 1) 字符设备,如打印机、终端、键盘等低速设备 2) 块设备,如磁盘、磁带等高速外存储器 硬盘的物理地址如何确定?为什么在文件系统中使用磁盘块而不直接使用盘的物理地 址。 答: 硬盘上的物理地址由三部分组成: 柱面号 (CC) 、磁道号 (HH)和物理记录号 (R) 。 文件系统之所以使用磁盘块, 因为将磁盘划分为一块一块, 可以将作业放置于不同 的磁盘块,这样既可以减少碎片也可以加快访问速度,当对一片数据进行处理时,首先 找到某磁盘块的首址, 接着根据偏移量可以快速找到存储单元的内容; 而且根据文件的 三个物理结构,利用块可以有效分配文件存储器的空间,通常以 512 字节或 1KB 为一 块,使文件存取时更方便。 什么是 DMA 方式?试说明采用 DMA 方式进行数据传输的过程。 答:DMA 方式是在外围设备和内存之间开辟直接的数据交换通路进行数据传送。 DMA 方式的数据传输过程主要包括以下 5 步: 1) 当进程要求设备输入时,CPU 把准备存放输入数据的内存始址以及要传 输的字节数份被送入 DMA 控制器中的内存地址寄存器和传送字节计算 器; 另外把控制/状态寄存器中的终端允许为何启动位置置 1, 启动设备后 开始输入。 2) 发出数据输入要求的进程进入阻塞状态, 进程调度程序调度其他进程占有 CPU. 3) 输入设备不断地挪用 CPU 工作周期,将数据从内部缓冲器源源不断的送 入内存,直至所要求的字节数全部传送完毕。 4) DMA 控制器在传输完成时通过中断请求先发出中断信号, CPU 接到中断 信号后转中断处理程序进行相应处理。 5) 中断处理结束后,CPU 返回被中断的进程获取运行重新被调度的进程。 设备控制器有哪几部分组成?各部分的主要功能是什么? 答:设备控制器主要有以下三部分组成: 5. 6. 7. 设备控制器与 CPU 的接口,再次接口中有三类信号线:数据线、地址线) 设备控制器与设备的接口, 每个接口中有数据、 控制和状态三种类型的信 号。 3) I/O 逻辑 设备控制器的三部分各有自己的功能,主要是:设备控制器与 CPU 的接口主要负 责用户实现设备控制器与 CPU 的通信,传输数据和地址;设备控制其与设备的接 口主要负责控制器与设备的通信;而 I/O 逻辑主要是对输入输出进行逻辑上的控 制,通过一组控制线与 CPU 交互,CPU 可以通过该逻辑向控制器发送 I/O 命令, 此逻辑负责译码。 I/O 设备的设计目标是什么?一个 I/O 系统在软件设计上可划分为哪几层?每层的功能 是什么? 答:I/O 设备的设计目标有四个: 1) 设备无关性 2) 错误处理 3) 同步/异步传输 4) 能处理独占设备和共享设备的 I/O 操作 一个 I/O 系统在软件设计上主要可划分为 5 层: 1) 硬件,其功能是处理 I/O 操作 2) 中断处理程序,其功能是解除相应进程的阻塞状态,在 I/O 结束时,唤醒 驱动程序。 3) 设备驱动程序, 其功能是从与设备无关的软件中接受抽象的请求, 并执行 该请求。 4) 设备无关软件,它的功能主要包括设备命名、设备保护、与设备无关的块 大小、数据缓冲、数据块的分配、对独占设备的分配与释放和错误处理 5) 用户空间软件,其主要功能是进行 I/O 调用,格式化 I/O 和 spooling。 在 I/O 系统中,为什么要引入缓冲技术?什么是单缓冲、双缓冲和缓冲池? 答:引入缓冲技术是为了匹配外设和 CPU 之间的处理速度,减少中断次数和 CPU 的中 断处理时间,同时解决 DMA 或通道方式时的数据传输瓶颈问题。 缓冲技术的基本思想是在 CPU 和外设之间设立缓冲区, 用于暂存 CPU 和外设之间交换 的数据,从而缓和 CPU 和外设速度不匹配所产生的矛盾。 缓冲技术按组织方式可分为单缓冲、双缓冲和缓冲池。 单缓冲是指在操作系统中设置一个缓冲区,供用户进程和操作系统之间交换数据使用。 双缓冲是指在操作系统中为某一设备设置两个缓冲区, 当一个缓冲区的数据尚未被处理 时可用另一缓冲区存放从设备读入的数据,以此来平滑 CPU 和 I/O 设备之间速度的差 异。 缓冲池包含了空闲缓冲区、 装满输入数据的缓冲区和装满输出数据的缓冲区和具有特殊 功能的工作缓冲区, 为了克服专用缓冲区的缺陷而引入具有多工作方式的便于统一管理 而采用的一种缓冲技术。 简述缓冲池的管理方法。 答: 对缓冲池的管理主要有两个基本操作, 分别是 getbuf type) putbuf type, ( 和 ( number) 两种, getbuf (type) 用于从 type 所指定的队列的队首摘下一个缓冲区, putbuf 而 (type, number)用户将参数 number 所指示的缓冲区挂在 type 队列上。缓冲池可以工作在收容 输入、提取输入、收容输出和提取输出四种工作方式。 1)

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