《操作系統(tǒng)》第5章IO設(shè)備管理課件

操作系統(tǒng)原理

PrinciplesofOperatingSystem

1結(jié)合實(shí)驗(yàn)淺談命令行接口的作用。結(jié)合實(shí)驗(yàn)淺談圖形接口的作用。結(jié)合實(shí)驗(yàn)淺談任務(wù)管理器。結(jié)合實(shí)驗(yàn)淺談資源管理器。結(jié)合實(shí)驗(yàn)淺談設(shè)備管理器。結(jié)合實(shí)驗(yàn)淺談控制面板。結(jié)合實(shí)驗(yàn)淺談資源管理。2第5章I/O設(shè)備管理

計算機(jī)系統(tǒng)中的I/O設(shè)備種類繁多，結(jié)構(gòu)各異，特性各異，使用方法各異，用途各異。在許多方面它們總是計算機(jī)中最慢的部分，操作系統(tǒng)需要控制設(shè)備，向應(yīng)用程序提供各種功能。操作系統(tǒng)I/O子系統(tǒng)的關(guān)鍵目標(biāo)之一就是向系統(tǒng)的其他部分提供盡可能簡單的接口。3設(shè)備管理的重要性主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

①CPU性能越高，輸入輸出設(shè)備性能同CPU性能不匹配的反差也越大。如何解決這一矛盾，而又盡量不降低處理機(jī)的性能。②I/O設(shè)備千變?nèi)f化，如何對它們實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的管理，從而方便用戶使用。③I/O設(shè)備能否及時將各種信息傳送給計算機(jī)系統(tǒng)，計算機(jī)發(fā)出的各種命令能否通過I/O設(shè)備及時傳送給執(zhí)行部件。④由設(shè)備傳送的數(shù)據(jù)應(yīng)該是安全和保密的，數(shù)據(jù)不能被破壞或被泄露。多用戶多任務(wù)環(huán)境中的設(shè)備使用應(yīng)該通過協(xié)調(diào)，避免沖突，不能破壞設(shè)備。設(shè)備硬件工作過程和各種硬件連接模式的復(fù)雜性、多樣性導(dǎo)致了整個硬件I/O過程的復(fù)雜多樣，需要操作系統(tǒng)的進(jìn)一步配合來達(dá)到更高性能。45.1.2計算機(jī)I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5⑴按照所屬關(guān)系，可以將外部設(shè)備分為兩類:①系統(tǒng)設(shè)備:系統(tǒng)生成時就已經(jīng)登記的設(shè)備。如鍵盤、磁盤和顯示器等。②用戶設(shè)備:系統(tǒng)生成時未登記的設(shè)備。如移動硬盤、掃描儀和數(shù)碼相機(jī)等。⑵按傳輸?shù)男畔⑻攸c(diǎn)分類，可以將外部設(shè)備分為兩類:①字符設(shè)備。這類設(shè)備與內(nèi)存之間交換信息是以字符為單位來進(jìn)行的。如鍵盤、鼠標(biāo)等。②塊設(shè)備。這類設(shè)備與內(nèi)存之間交換信息是以塊為單位來進(jìn)行的。如磁盤、磁帶、光盤等。③網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與塊設(shè)備和字符設(shè)備有所區(qū)別，用戶不能直接把數(shù)據(jù)交換到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，必須通過打開內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的連接進(jìn)行間接通信。65.2.1程序I/O

控制寄存器有幾個重要的信息位：啟動位、完成位、忙位。當(dāng)用戶進(jìn)程需要輸入數(shù)據(jù)時，由處理機(jī)向設(shè)備控制器發(fā)出一條I/O指令，啟動設(shè)備進(jìn)行輸入；在設(shè)備輸入數(shù)據(jù)期間，處理機(jī)通過循環(huán)執(zhí)行測試指令不間斷地檢測設(shè)備狀態(tài)寄存器的值，當(dāng)狀態(tài)寄存器的值顯示設(shè)備輸入完成時，處理機(jī)將數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)取出，送入內(nèi)存指定單元，然后再啟動設(shè)備讀下一個數(shù)據(jù)。反之，當(dāng)用戶進(jìn)程需要向設(shè)備輸出數(shù)據(jù)時，同樣必須用啟動命令啟動設(shè)備輸出，并等待輸出操作完成。程序直接控制方式的工作過程非常簡單，但在循環(huán)測試中浪費(fèi)了大量的CPU處理時間，所以CPU的利用率相當(dāng)?shù)汀?5.2.2中斷技術(shù)

采用中斷控制方式具有以下好處：①CPU與外設(shè)在大部分時間內(nèi)并行工作，有效地提高了計算機(jī)的效率。CPU啟動外設(shè)后，不需要查詢其工作狀態(tài)，可繼續(xù)執(zhí)行主程序，因此兩者可并行工作。等外設(shè)將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，主動申請中斷CPU的工作，請求服務(wù)。②具有實(shí)時響應(yīng)能力，可適用于實(shí)時控制場合。外部中斷源始終處于主動地位，隨時可請求CPU為其服務(wù)?？杀ＷC實(shí)時控制中現(xiàn)場的許多實(shí)時信息隨時得到響應(yīng)。③及時處理異常情況，提高計算機(jī)的可靠性。計算機(jī)在運(yùn)行過程中，有可能出現(xiàn)一些意想不到的情況或發(fā)生一些故障。利用中斷功能就可以及時進(jìn)行處理，而不至于造成無可挽回的局面。10中斷控制方式的處理過程如下：①CPU通過總線發(fā)出命令，啟動外設(shè)工作，當(dāng)前進(jìn)程阻塞，調(diào)度程序調(diào)度其他進(jìn)程。②外設(shè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，將中斷請求觸發(fā)器置位。③若此時接口中斷屏蔽觸發(fā)器狀態(tài)為非屏蔽狀態(tài)，則接口向CPU發(fā)中斷請求(IR)。④CPU接受中斷請求，且中斷為允許中斷狀態(tài)，則中斷判優(yōu)電路工作。⑤中斷判優(yōu)電路對優(yōu)先級最高的中斷請求給予響應(yīng)，CPU中斷正在執(zhí)行的其他進(jìn)程，轉(zhuǎn)而執(zhí)行中斷服務(wù)程序。在I/O設(shè)備輸入每個數(shù)據(jù)的過程中，由于無須CPU干預(yù)，因而可使CPU與I/O設(shè)備并行工作。僅當(dāng)輸完一個數(shù)據(jù)時，才需CPU花費(fèi)極短的時間去做些中斷處理。可見，這樣可使CPU和I/O設(shè)備都處于忙碌狀態(tài)，從而提高了整個系統(tǒng)的資源利用率及吞吐量。115.2.3DMA技術(shù)

用中斷方式交換數(shù)據(jù)時，每處理一次I/O數(shù)據(jù)交換，都會耗去一定的CPU處理時間，對于一些高速的外圍設(shè)備，以及成組交換數(shù)據(jù)的情形來說，仍然顯得速度太慢。采用DMA方式可以解決這一問題。DMA是直接存儲器存取(DirectMemoryAccess，DMA)的縮寫，它是一種完全由硬件執(zhí)行I/O數(shù)據(jù)交換的工作方式。在這種方式中，DMA控制器(DMAC)從CPU完全接管對總線的控制，數(shù)據(jù)交換不經(jīng)過CPU而直接在內(nèi)存和I/O設(shè)備之間進(jìn)行。采用DMA方式工作時，由DMA控制器向內(nèi)存發(fā)出地址和控制信號，進(jìn)行地址修改，對傳送字的個數(shù)計數(shù)，并且以中斷方式向CPU報告?zhèn)魉筒僮鹘Y(jié)束。DMA方式的數(shù)據(jù)傳送結(jié)構(gòu)如圖所示。12DMA方式的數(shù)據(jù)塊傳送過程可分為三個階段：傳送前預(yù)處理、數(shù)據(jù)傳送、傳送后處理。①預(yù)處理階段：由CPU執(zhí)行I/O指令，對DMAC進(jìn)行初始化與啟動。②數(shù)據(jù)傳送階段：由DMAC控制總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。當(dāng)外設(shè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，發(fā)DMA請求，CPU當(dāng)前機(jī)器周期結(jié)束，響應(yīng)DMA，DMAC從CPU接管總線的控制權(quán)，完成對內(nèi)存尋址，決定數(shù)據(jù)傳送的內(nèi)存單元地址，對數(shù)據(jù)傳送字進(jìn)行計數(shù)，執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送的操作。③后處理階段：傳送結(jié)束，DMAC向CPU發(fā)中斷請求，報告DMA操作結(jié)束。CPU響應(yīng)，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序，完成DMA結(jié)束處理工作，包括校驗(yàn)數(shù)據(jù)，決定是否結(jié)束傳送等。DMA方式優(yōu)缺點(diǎn)如下：優(yōu)點(diǎn)：操作均由硬件電路實(shí)現(xiàn)，傳輸速度快，CPU僅在初始化和結(jié)束時參與，基本上不干預(yù)數(shù)據(jù)傳送，可以減少大批量數(shù)據(jù)傳輸時CPU的開銷；CPU與外設(shè)并行工作，效率高。缺點(diǎn)：DMA方式也有一定的局限性，這是因?yàn)镈MA方式在初始化和結(jié)束時仍由CPU控制，DMA方式竊取了CPU的時鐘周期，使得CPU處理的效率下降，為此可以采用CPU和DMA交替訪問內(nèi)存的方法，通過硬件線路分時地控制這兩者對總線的使用權(quán)，來提高整個系統(tǒng)的效率。135.2.4通道技術(shù)

現(xiàn)代大、中型計算機(jī)系統(tǒng)中設(shè)置了專門的處理I/O操作的處理機(jī)，并把這種處理機(jī)稱為通道（Channel）。①字節(jié)多路通道字節(jié)多路通道是一種簡單的共享通道，適用于連接慢速的字符設(shè)備，如打印機(jī)、終端等設(shè)備。字節(jié)多路通道在時間片分時的基礎(chǔ)上為多臺低速和中速設(shè)備服務(wù)，它的主要特點(diǎn)是：各設(shè)備與通道之間的數(shù)據(jù)傳送是以字節(jié)為單位交替進(jìn)行的，各設(shè)備輪流占用一個很短的時間片，不同的設(shè)備在各自的時間片內(nèi)經(jīng)過通道執(zhí)行各自的數(shù)據(jù)傳送操作。②選擇通道選擇通道是一種高速通道，適用于連接高速I/O設(shè)備，如磁盤、磁帶等，信息以數(shù)據(jù)塊為單位高速傳輸。在物理上它可以連接多個設(shè)備，但是這些設(shè)備不能同時工作。在某一段時間內(nèi)，通道只能選擇一個設(shè)備進(jìn)行工作，即使暫時出現(xiàn)空閑，也不允許其他設(shè)備使用，直到該設(shè)備傳送完成后才讓出通道。選擇通道的優(yōu)點(diǎn)是以數(shù)據(jù)塊為單位進(jìn)行傳輸，傳輸率高；缺點(diǎn)是通道利用率低。14③數(shù)組多路通道數(shù)組多路通道是對選擇通道的一種改進(jìn)，綜合了字節(jié)多路通道分時工作和選擇通道傳送速率高的特點(diǎn)。適用于連接高速I/O設(shè)備，如磁盤、磁帶等。數(shù)組多路通道的工作原理如下：當(dāng)某設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時，通道只為該設(shè)備服務(wù)；當(dāng)設(shè)備在執(zhí)行尋址等控制性動作時，通道暫時斷開與這個設(shè)備的連接，掛起該設(shè)備的通道程序，去為其他設(shè)備服務(wù)，即執(zhí)行其他設(shè)備的通道程序。其優(yōu)點(diǎn)是同選擇通道一樣，以數(shù)據(jù)塊為單位進(jìn)行傳輸，傳輸率高。同時又具有多路并行操作的能力，通道利用率高。缺點(diǎn)是控制復(fù)雜。通道是一個特殊功能的處理機(jī)，它有自己的指令和程序，可以實(shí)現(xiàn)對外圍設(shè)備的統(tǒng)一管理和外圍設(shè)備與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳送。通道的工作過程為：①根據(jù)CAW，從內(nèi)存取出通道指令，送入通道控制字寄存器（CCW），并修改CAW，使其指向下一條通道指令。②執(zhí)行CCW中的通道指令，進(jìn)行實(shí)際的I/O操作，執(zhí)行完畢后，如果還有下一條指令，則返回前一步，否則轉(zhuǎn)下一步。③發(fā)出中斷信號通知CPU通道程序已執(zhí)行完成。155.3緩沖管理

在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中，幾乎所有的I/O設(shè)備在與內(nèi)存交換數(shù)據(jù)時，都使用緩沖區(qū)。緩沖是用來平滑I/O請求的峰值的一種技術(shù)，引入緩沖的主要原因是：①改善CPU與I/O設(shè)備之間速度不匹配和負(fù)荷不均衡的矛盾。②減少對CPU的中斷頻率，放寬對中斷響應(yīng)時間的限制。③以空間換取時間，提高CPU和I/O設(shè)備之間的并行性。④在設(shè)備使用不均衡時緩沖區(qū)起到平滑作用。165.3.2緩沖區(qū)的種類

1.單緩沖單緩沖是操作系統(tǒng)提供的最簡單的緩沖區(qū)形式，單緩沖（singlebuffering）是I/O設(shè)備與內(nèi)存之間共用一個緩沖區(qū)的緩沖技術(shù)。如圖所示，給出了使用單緩沖和不使用緩沖之間的性能比較。假設(shè)T是輸入一塊所需要的時間，C是輸入請求之間的計算時間。如果沒有緩沖，每塊的執(zhí)行時間為T+C。如果有一個緩沖區(qū)執(zhí)行時間為max[T,C]+M，其中M是把數(shù)據(jù)從系統(tǒng)緩沖區(qū)移到用戶存儲空間所需要的時間。我們可以得出結(jié)論使用單緩沖系統(tǒng)比不使用緩沖系統(tǒng)的效率高。單緩沖（SingleBuffer）是I/O設(shè)備與內(nèi)存之間共用一個緩沖區(qū)的緩沖技術(shù)。它適用于數(shù)據(jù)的到達(dá)率與離去率相差很大的情況下。緩沖區(qū)被看作臨界資源，對緩沖區(qū)的讀/寫操作要互斥進(jìn)行。172.雙緩沖對于面向塊的傳送，我們可以粗略地估計執(zhí)行時間為max[T,C]。因此，如果C≤T，就有可能使面向塊的設(shè)備全速進(jìn)行；另一方面，如果C>T，雙緩沖能確保該進(jìn)程不需要等待I/O。在任何一種情況下，比單緩沖都有所提高。兩個緩沖區(qū)交替使用，使CPU與I/O設(shè)備并行性進(jìn)一步提高。雙緩沖（DoubleBuffer）是為I/O設(shè)備與內(nèi)存之間分配兩個緩沖區(qū)的緩沖技術(shù)。在輸入數(shù)據(jù)時，輸入設(shè)備先填滿緩沖區(qū)1，進(jìn)程從緩沖區(qū)1取走數(shù)據(jù)的同時，輸入設(shè)備繼續(xù)填充緩沖區(qū)2。當(dāng)緩沖區(qū)1空出來時，進(jìn)程又可以從緩沖區(qū)2得到數(shù)據(jù)。兩個緩沖區(qū)交替使用，使CPU與I/O設(shè)備并行性進(jìn)一步提高。如果數(shù)據(jù)的到達(dá)率和離去率相差不太大時，利用雙緩沖技術(shù)效果非常好。183.循環(huán)緩沖雙緩沖方案可以平滑I/O設(shè)備和進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)流。如果某個特定進(jìn)程的性能是關(guān)注的焦點(diǎn)，常常會希望相關(guān)I/O操作能夠跟得上這個進(jìn)程。如果進(jìn)程突然快速執(zhí)行大量的I/O，僅有雙緩沖就不夠了，在這種情況下，如圖5-7所示,通常使用多個緩沖區(qū)來解決這個問題。這組緩沖區(qū)自身被稱作循環(huán)緩沖區(qū)（circularbuffering），其中的每一個緩沖區(qū)是這個循環(huán)緩沖區(qū)的一個單元。通常系統(tǒng)輸入輸出數(shù)據(jù)的特征為陣發(fā)性和隨機(jī)性。在這種情況下，雙緩沖的效果則不夠理想，但可以增加緩沖區(qū)數(shù)量而使情況有所改善。因此，引入了多緩沖，并將多緩沖組織成循環(huán)緩沖（CircularBuffer）形式。195.4設(shè)備的分配

5.4.1設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)5.4.2設(shè)備分配的原則⒈獨(dú)占設(shè)備的分配將一臺獨(dú)占設(shè)備分配給某個進(jìn)程后，便一直由該進(jìn)程獨(dú)占，直至該進(jìn)程完成并釋放設(shè)備為止。在該進(jìn)程占用這個設(shè)備期間，即使設(shè)備空置不用，也不能再讓別的進(jìn)程使用。獨(dú)占設(shè)備每次只能分配給一個進(jìn)程使用，這種使用特性隱含著死鎖的必要條件，所以在考慮獨(dú)占設(shè)備的分配時，一定要結(jié)合有關(guān)防止和避免死鎖的安全算法。20用戶使用獨(dú)占設(shè)備的活動如下：申請→使用→釋放。⑴申請，系統(tǒng)將設(shè)備分配給申請進(jìn)程，具體方法如下：①根據(jù)申請的設(shè)備類型查詢系統(tǒng)設(shè)備表，找到對應(yīng)入口。②P(Sm)。③查找對應(yīng)的設(shè)備表，找到一個空閑設(shè)備并分配。⑵使用，系統(tǒng)將轉(zhuǎn)到設(shè)備驅(qū)動程序完成一次I/0傳輸。⑶釋放，系統(tǒng)將設(shè)備從占有進(jìn)程收回，具體方法如下：①根據(jù)釋放設(shè)備類型查詢系統(tǒng)設(shè)備表，找到對應(yīng)入口。②查找對應(yīng)的設(shè)備表，找到要釋放的設(shè)備并釋放。③V(Sm)。212.共享設(shè)備的使用共享設(shè)備可由多個進(jìn)程同時共享的設(shè)備，例如硬盤。共享設(shè)備大多是高速、大容量的直接存取存儲設(shè)備。這類設(shè)備不必分配，由多個進(jìn)程同時使用。用戶進(jìn)程對共享設(shè)備的使用，一般以文件方式存取。因此，通過文件系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)按名來存取共享設(shè)備上的信息。⒊虛擬設(shè)備的使用 虛擬設(shè)備技術(shù)可以就把獨(dú)占設(shè)備改造成了共享設(shè)備，通過快速的共享的設(shè)備，把一臺低速物理獨(dú)占設(shè)備改造成為若干臺虛擬的同類設(shè)備。從用戶觀點(diǎn)看，每個用戶都感到是系統(tǒng)為自己提供了一臺物理設(shè)備似的。因?yàn)樘摂M設(shè)備已屬于共享設(shè)備，因而也可采用共享策略，讓多個進(jìn)程同時使用。225.4.4設(shè)備分配策略與進(jìn)程的調(diào)度相似，設(shè)備的分配也需要一定的策略，通常采用先來先服務(wù)和高優(yōu)先級優(yōu)先等策略。先來先服務(wù)就是當(dāng)多個進(jìn)程同時對一個設(shè)備提出I/0請求時，系統(tǒng)按照進(jìn)程提出請求的先后次序，把它們排成一個設(shè)備請求隊列，并且總是把設(shè)備首先分配給排在隊首的進(jìn)程使用。高優(yōu)先級優(yōu)先就是給每個進(jìn)程提出的I/O請求分配一個優(yōu)先級，在設(shè)備請求隊列中把優(yōu)先級高的請求排在前面，系統(tǒng)在設(shè)備空閑時，總是從隊首取下最高優(yōu)先級進(jìn)程發(fā)出的I/O請求進(jìn)行設(shè)備分配。這與進(jìn)程調(diào)度的優(yōu)先算法是一致的。即進(jìn)程的優(yōu)先級高，它的I/O請求優(yōu)先級也優(yōu)先予以滿足，顯然有助于該進(jìn)程盡快完成，從而盡早釋放它所占有的系統(tǒng)資源。對于優(yōu)先級相同的I/O請求，則按先請求先服務(wù)的原則排隊。235.5虛擬設(shè)備虛擬設(shè)備就是將一臺獨(dú)占設(shè)備改造成共享設(shè)備的一種行之有效的技術(shù)。這種技術(shù)是利用共享設(shè)備的空間，模擬獨(dú)占設(shè)備的功能。通過快速的共享的設(shè)備，把一臺低速獨(dú)占設(shè)備改造成為多臺虛擬的同類設(shè)備，這種經(jīng)過虛擬技術(shù)改造后的設(shè)備，是一種邏輯上的，概念上的設(shè)備，我們稱為虛擬設(shè)備。24

5.5.1虛擬光驅(qū)虛擬光驅(qū)(VirtualDrive)技術(shù)是利用硬盤的空間，模擬光驅(qū)的功能。它可以在系統(tǒng)中創(chuàng)建多個邏輯光驅(qū)。虛擬光驅(qū)具有讀盤速度快，無磨損，使用方便等特點(diǎn)。虛擬光驅(qū)主要有兩部分組成的：①虛擬光驅(qū)控制進(jìn)程是虛擬光驅(qū)的技術(shù)核心。②硬盤光盤柜，存放虛擬光驅(qū)文件（*.VCD）。虛擬光驅(qū)具體工作過程如下：啟動虛擬光驅(qū)控制進(jìn)程。將經(jīng)常使用的光盤上軟件和資料壓縮成一個虛擬光驅(qū)文件（*.VCD）存放在硬盤光盤柜里。當(dāng)以后要使用此光盤的應(yīng)用程序時，不必再將光盤放入物理光驅(qū)中(沒有物理光驅(qū)亦可執(zhí)行)，更不需要等待光驅(qū)的緩慢啟動，只需將虛擬光碟（虛擬光驅(qū)文件）載入虛擬邏輯光驅(qū)中即可執(zhí)行，既快速又方便。255.5.2SPOOLing技術(shù)

（SimultaneousPeripheralOperationsOnLine）技術(shù)。SPOOLing也稱作假脫機(jī)操作。在多個進(jìn)程并發(fā)環(huán)境中，可利用其中一個進(jìn)程來模擬輸入時的外圍控制機(jī)的功能，控制低速I/O設(shè)備把輸入數(shù)據(jù)傳送到高速磁盤上，供進(jìn)程輸入時快速提取。用另一個進(jìn)程來模擬輸出時外圍控制機(jī)的功能，把用戶程序的輸出數(shù)據(jù)傳送到高速磁盤上，從磁盤傳送到低速的輸出設(shè)備上。這樣，便可在主機(jī)的直接控制下，實(shí)現(xiàn)了SPOOLing輸入、輸出功能。此時的外圍操作與CPU對數(shù)據(jù)的處理同時進(jìn)行，這就是在聯(lián)機(jī)情況下實(shí)現(xiàn)的外圍設(shè)備同時在線操作。265.5.3SPOOLing的組成

27SPOOLing系統(tǒng)主要有以下幾部分組成：在共享設(shè)備的空間上開辟輸入井和輸出井兩個大存儲空間；SPOOLing輸入值班進(jìn)程SPi和輸出值班進(jìn)程SPo；SPOOLing目錄。①輸入井和輸出井輸入井用于收容I/O設(shè)備的輸入數(shù)據(jù)，當(dāng)SPOOLing輸入時為用戶進(jìn)程提供輸入數(shù)據(jù)。輸出井用于收容用戶進(jìn)程的輸出數(shù)據(jù)，當(dāng)SPOOLing輸出時為輸出設(shè)備提供輸出數(shù)據(jù)。②SPOOLing值班進(jìn)程SPOOLing值班進(jìn)程即輸入值班進(jìn)程SPi和輸出值班進(jìn)程SPo。輸入值班進(jìn)程SPi模擬SPOOLing輸入時的外圍控制機(jī)的功能?？刂戚斎朐O(shè)備把用戶的數(shù)據(jù)傳送到輸入井中，當(dāng)用戶進(jìn)程需要輸入數(shù)據(jù)時，直接將輸入井中預(yù)存的輸入數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存，提供給用戶進(jìn)程使用。輸出值班進(jìn)程SPo模擬SPOOLing輸出時的外圍控制機(jī)的功能。把用戶進(jìn)程的輸出數(shù)據(jù)傳送到輸出井中，形成輸出請求隊列?？刂戚敵鼍械臄?shù)據(jù)經(jīng)輸出緩沖區(qū)傳送到低速的輸出設(shè)備。③創(chuàng)建SPOOLing目錄創(chuàng)建SPOOLing目錄，登記SPOOLing數(shù)據(jù)文件，SPOOLing目錄里的輸入請求文件和輸出請求文件分別存放在輸入井和輸出井中。28打印機(jī)是一種典型的獨(dú)占設(shè)備，一個進(jìn)程打開了它，將會很長時間使用它，這樣導(dǎo)致其他進(jìn)程都無法使用這臺打印機(jī)打印。SPOOLing技術(shù)可將打印機(jī)改造成可供多個用戶使用的共享設(shè)備。SPOOLing創(chuàng)建一個特殊值班進(jìn)程，以及一個特殊SPOOLing目錄。當(dāng)用戶進(jìn)程請求打印輸出時，操作系統(tǒng)并不真正把打印機(jī)分配給該進(jìn)程，由輸出值班進(jìn)程（SPo）在輸出井中為之申請一個空閑區(qū)，生成整個要打印的文件，并將要打印的數(shù)據(jù)寫入輸出井中。再將該表放入SPOOLing目錄的請求打印隊列。經(jīng)過上述處理，用戶進(jìn)程的打印輸出在邏輯上已經(jīng)完成，用戶進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行，不必等待真正打印的過程的完成。29復(fù)習(xí)思考題一選擇題1.CPU輸出數(shù)據(jù)的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于打印機(jī)的打印速度，為了解決這一矛盾，可采用＿＿＿。A.并行技術(shù)B.通道技術(shù)C.緩沖技術(shù)D.需存技術(shù)2.操作系統(tǒng)中采用緩沖技術(shù)的目的是為了增強(qiáng)系統(tǒng)＿＿＿的能力。A.串行操作B.并行操作C.控制操作D.中斷操作3.為了使多個進(jìn)程能有效地同時處理輸入和輸出，最好使用＿＿＿。A.緩沖池B.單緩沖C.雙緩沖D.循環(huán)緩沖4.通過硬件和軟件的功能擴(kuò)充，把原來獨(dú)立的設(shè)備改造成能為若干個進(jìn)程共享的設(shè)備，這種設(shè)備稱為＿＿＿。A.存儲設(shè)備B.系統(tǒng)設(shè)備C.用戶設(shè)備D.虛擬設(shè)備5.從下面關(guān)于設(shè)備獨(dú)立性的論述中選擇一條正確的論述。A.設(shè)備獨(dú)立性是指I／O設(shè)備具有獨(dú)立執(zhí)行I／O功能的一種特性。B.設(shè)備獨(dú)立性是指用戶程序獨(dú)立于具體使用的物理設(shè)備的一種特性。C.設(shè)備獨(dú)立性是指能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)設(shè)備共享的一種特性。D.設(shè)備獨(dú)立性是指設(shè)備驅(qū)動程序獨(dú)立于具體使用的物理設(shè)備的一種特性。306.設(shè)備獨(dú)立性是指＿＿＿無關(guān)。A.程序與設(shè)備B.設(shè)備與設(shè)備C.通道與設(shè)備D.設(shè)備與CPU7.虛擬設(shè)備是通過＿＿＿技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。A.通道B.SPOOLingC.并行D.虛擬存儲8.為實(shí)現(xiàn)設(shè)備分配，應(yīng)為每個設(shè)備設(shè)置一張＿＿＿，在系統(tǒng)中配置一張＿＿＿；為實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性，系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置一張＿＿＿。A.設(shè)備控制表B.控制器控制表C.系統(tǒng)設(shè)備表D.設(shè)備分配表E.邏輯設(shè)備表F.設(shè)備分配表9.從下面關(guān)于虛擬設(shè)備的論述中選擇一條正確的論述。A.虛擬設(shè)備是指允許用戶使用比系統(tǒng)中具有的物理設(shè)備更多的設(shè)備。B.虛擬設(shè)備是指允許用戶以標(biāo)準(zhǔn)方式來使用物理設(shè)備。C.虛擬設(shè)備是指把一個物理設(shè)備變換成多個對應(yīng)的邏輯設(shè)備。D.虛擬設(shè)備是指允許用戶程序不必全部裝入內(nèi)存就可使用系統(tǒng)中的設(shè)備。