課堂筆記學習視頻來自 操作系統
說明：其他”課堂問答筆記“也在”操作系統“專欄
【4-8、4-9、5、5-1】
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請求分段管理如何實現分段共享?
答：請通過下圖理解：
爲了實現分段共享，可在系統中配置一張共享段表，所有各共享段都在共享段表中佔有一表項。一旦有某個進程需要使用某個共享段，並且該段未調入內存，則需要在共享段表增加一個表項，其內容如下所示，並把該段爲調入內存（同時置count=1）；如需要使用的共享段已經調入內存，則只需要增加該進程的信息表項即可（同時count+1）
![在這裏插入圖片描述]()
[4-9]的內容僅作了解！ -
通道是後續課程中的一個重要概念，能否簡要描述你對通道的理解。
答：通道是一種通過執行通道程序管理I/O操作的控制器，它使主機（CPU和內存）與I/O操作之間達到更高的並行程度。由於它的任務是管理並實現輸入/輸出操作，提供一種傳送通道，所以將這種部件稱作“通道”。CPU把數據傳輸功能下放給通道，這樣，通道與CPU分時使用內存，就可以實現CPU與外設的並行工作。簡單理解就是通道是CPU的祕書，專門負責系統的輸入輸出，設想一下，沒有通道CPU不但要執行相應的程序指令還要負責I/O操作，其任務繁重！設置通道後，所有I/O操作交給通道完成，因此CPU執行程序指令與通道I/O操作可以並行執行，使得CPU專注於其本職工作，資源利用更好，效率更高。
具體過程如下：需要進行I/O操作時，CPU只需啓動通道（發出一條通道命令），由通道和外設交換數據，之後CPU就做其它的事情，可以繼續執行自身程序，通道則執行通道程序，管理與實現I/O操作，當通道和外設交換完數據後再向CPU彙報，CPU再做後續處理。 -
簡要描述設備控制器的概念及其主要作用。
答：設備控制器是計算機中的一個實體，其主要職責是控制一個或多個I/O設備，以實現I/O設備和計算機之間的數據交換。它是CPU與I/O設備之間的接口，它接收從CPU發來的命令，並去控制I/O設備工作，從而使處理機從繁雜的設備控制事務中解脫出來。
與通道不同，設備控制器對設備負責，通道對CPU負責；或者說通道是CPU的祕書，設備控制器是設備的祕書，只不過一個設備控制器一般是同一類設備（而不是一個）的祕書。
設備控制器的主要功能：
1）接收和識別命令：CPU可以向設備控制器發送多種不同的命令，設備控制器應能接收並識別這些命令。
2）數據交換：這是指實現CPU與設備控制器之間、設備控制器與設備之間的數據交換。
3）標識和報告設備的狀態：設備控制器應記下其負責的設備的狀態（就緒狀態，忙狀態等）供CPU查詢瞭解。
4）地址識別：系統中的每一個設備也都有一個地址，而設備控制器必須能夠識別它所控制（負責）的每個設備的地址。
5）數據緩衝：就是輸入輸出時，實現設備到CPU、CPU到設備的數據緩存。
6）差錯控制：設備控制器還兼管對由I/O設備傳送來的數據進行差錯檢測。若發現傳送中出現了錯誤，向CPU報告，於是CPU將本次傳送來的數據作廢，並重新進行一次傳送。這樣便可保證數據輸入的正確性。 -
理解4種I/O控制方式。
答：
1）程序直接控制方式：直接程序控制方式由用戶進程直接控制主存或 CPU 和外圍設備之間的信息傳送。直接程序控制方式又稱爲詢問方式，或忙/等待方式。就像兩個人在進行交互時，A需要B的幫助（數據），當B忙時，A必須等待（不能做其它事情）。CPU 與外圍設備只能串行工作，使 CPU 的絕大部分時間都處於等待是否完成 I/O 操作的循環測試中，造成 CPU 的極大浪費，外圍設備也不能得到合理的使用，整個系統的效率很低。
2）中斷I/O控制方式：引入中斷機制後，外圍設備僅當操作正常結束或異常結束時才向 CPU 發出中斷請求。在 I/O 設備輸入每個數據的過程中，由於無需 CPU 的干預，一定程度上實現了 CPU 與 I/O設備的並行工作。僅當輸入或輸出完一個數據時，才需 CPU 花費極短的時間做中斷處理。每傳送一個字符或一個字，都要發生一次中斷，仍然佔用了大量的 CPU 處理時間，因此可以通過爲外圍設備增加緩衝寄存器存放數據來減少中斷次數。
3）DMA控制方式：在DMA（Direct Memory Access）控制器的控制下，採用竊取或挪用總線控制權，在設備和主存之間開闢直接數據交換通道，成批地交換數據，而不必讓 CPU 干預。特點：數據傳送以數據塊爲基本單位；所傳送的數據從設備直接送入主存，或者從主存直接輸出到設備上；僅在傳送一個或多個數據塊的開始和結束時才需 CPU 的干預，而整塊數據的傳送則是在控制器的控制下完成。
4）I/O通道控制方式：直接程序控制方式和中斷程序控制方式適合於低速設備的數據傳送，而 DMA 方式雖然適合於高速設備的數據傳送，但DMA 控制器只能控制少量的同類設備，這遠遠不能滿足大型計算機系統的需要。通常，一個大型計算機需要連接大量的高速和低速設備，通道控制方式可以滿足這個要求。因此，DMA和通道控制方式的主要區別就是能否滿足大型計算機系統的既能處理高速設備又能處理低速設備的需要。通道控制方式，實現了CPU、通道和I/O設備三者的並行操作，從而更加有效地提高整個系統的資源利用率。
