第五章 设备管理作业答案.doc

三、 简答题
1、 设备分为哪几种类型？
答：
. 按操作特性分类：按这种方法可把外部设备分为存储设备和输入/输出（I/O）设备。
. 按信息交换的单位分类：按这种方法可将外部设备分为字符设备和块设备。
. 按传输速率分类：按这种方法可将外部设备分为低速设备、中速设备和高速设备。
2、 数据传送有有哪几种方式？
答：
数据传送控制方式有程序直接控制方式、中断控制方式、DMA方式和通道方式4种。
程序直接控制方式就是由用户进程来直接控制内存或CPU和外围设备之间的数据传送。它的优点是控制简单，也不需要多少硬件支持。它的缺点是CPU和外围设备只能串行工作;设备之间只能串行工作,无法发现和处理由于设备或其他硬件所产生的错误。
中断控制方式是利用向CPU发送中断的方式控制外围设备和CPU之间的数据传送。它的优点是大大提高了CPU的利用率且能支持多道程序和设备的并行操作。它的缺点是由于数据缓冲寄存器比较小，如果中断次数较多，仍然占用了大量CPU时间；在外围设备较多时，由于中断次数的急剧增加，可能造成CPU无法响应中断而出现中断丢失的现象；如果外围设备速度比较快，可能会出现 CPU来不及从数据缓冲寄存器中取走数据而丢失数据的情况。
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。它的优点是除了在数据块传送开始时需要CPU的启动指令，在整个数据块传送结束时需要发中断通知CPU进行中断 处理之外，不需要CPU的频繁干涉。它的缺点是在外围设备越来越多的情况下，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。
通道方式是使用通道来控制内存或CPU和外围设备之间的数据传送。通道是一个独立与CPU的专管 输入／输出控制的机构，它控制设备与内存直接进行数据交换。它有自己的通道指令，这些指令受CPU启动，并在操作结束时向CPU发中断信号。该方式的优点是进一步减轻了CPU的工作负担，增加了计算机系统的并行工作程度。缺点是增加了额外的硬件，造价昂贵
3、 什么是缓冲？为什么要引入缓冲？
答：
在现代操作系统中，几乎所有的I/O设备在与内存交换数据时，都使用了缓冲区，因为提高I/O速度和设备的利用率，在很大程度上都需要借助于缓冲技术来实现。缓冲区是指在I/O操作时用来临时存放输入/输出数据的一块存储区域。缓冲管理的主要功能是组织好这些缓冲区，并提供获得和释放缓冲区的手段。
引入缓冲的主要目的有以下几点：
（1）．缓和CPU和I/O设备间速度不匹配的矛盾
（2）．减少对CPU的中断次数
（3）．提高CPU和I/O设备之间的并行性

4、 什么是中断？中断的处理过程是怎样的？
答：
中断是指在计算机执行期间，系统内发生了任何非寻常的，或非预期的继续处理事件，使得CPU暂时中断当前正在执行的程序，而转去执行相应的事件处理程序，待处理完毕后，又返回原来被中断处理继续执行或调度新的进程执行的过程。
中断处理过程如下：
（1）唤醒被阻塞的驱动程序进程
（2）保护被中断进程的现场
（3）分析中断原因，转入相应的设备中断处理程序。
（4）执行相应的中断处理程序，进行中断处理
（5）恢复被中断进程的中断现场。
7、 什么是缓冲池？设计一个数据结构来管理缓冲池。
答：
从自由主存中分配一组缓冲区即可构成缓冲池。在缓冲池中每个缓冲区的大小等于物理记录的大小，它们作为公共资源被共享，缓冲池既可用于输入，也可用于输出。
缓冲池的数据结构：
3个缓冲区队列：emq、inq和outq
4个工作缓冲区：hin、sin、hout和sout。

8、 SPOOLing系统由哪几个部分组成？其特点是怎样的？
答：
SPOOLing系统是由：输入井和输出井、输入缓冲区和输出缓冲区，以及输入进程和输出进程等三部分组成。
SPOOLing系统具有：提高I/O速度，将独占设备改造为独享设备，实现了虚拟设备功能等三大特点。
9、 设备驱动程序的处理过程是怎样的？
答：
处理过程：
将逻辑设备转换为物理设备
I/O请求的合法性检查
检查设备的状态
传送参数
启动I/O设备
10、对独享设备、共享设备和虚拟设备分别采用什么分配方式
答：
对独享设备，一般采用静态分配方式
对共享设备，一般采用动态分配方式
对虚拟设备，采用虚拟分配方式