第五章 設備管理
1.試述設備管理的基本功能
設備中斷處理、緩衝區處理、設備分配和去配、設備驅動調度、實現虛擬設備。
2.試述各種i/o控制方式及其主要優缺點
輪詢方式：使用查詢指令測試設備控制器的忙閒狀態位，確定內存和設備是否能交換數據。
優點：原理簡單，成本低
缺點：一方面，cpu輪詢設備當前的狀態會終止原程序的執行，浪費了寶貴的時間；另一方面，I/O準備就緒後，需要CPU參與數據傳輸工作。可見CPU和設備只能串行工作，使主機不能充分發揮功效，設備也不能得到合理利用，整個系統效率很低。
中斷方式：CPU啓動I/O設備後不必查詢I/O設備是否準備就緒，而是繼續執行現行程序。
優點：CPU和設備可實現部分並行操作，與前者相比，CPU資源得到更充分的利用
缺點：數據傳輸過程中（如果設備控制器緩衝區較小）中斷次數多，耗用大量CPU時間
DMA方式：直接存儲器存取方式
優點：實現線路簡單，價格低廉
缺點：竊用時鐘週期，降低CPU的處理效率，不能滿足複雜的I/O操作要求
通道方式：又稱I/O處理器，能完成內存和設備之間的信息傳送，與CPU並行的執行操作。
優點：a>.自成獨立體系，大大減少了外圍設備和中央處理器的邏輯關係，把中央處理器從瑣碎的輸入輸出操作中解放出來；b>.外圍和中央處理器能實現並行操作；c>.通道和通道之間能實現並行操作；d>.各通道上的外圍設備也能實現並行操作。
缺點：具有通道裝置的計算機主機、通道、控制器和設備之間用四級連接。實施三級控制。
成本高。
3．大型機常常採用通道實現信息傳輸，試問什麼是通道？爲什麼要引入通道？
通道又稱I/O處理器，能完成內存和設備之間的信息傳送，與CPU並行的執行操作。採用通道技術主要解決I/O操作的獨立性和硬件部分的並行性，由通道來管理和控制I/O操作，
大大減少了設備和中央處理器的邏輯關係，把中央處理器從瑣碎的輸入輸出操作中解放出來，實現設備和中央處理器能實現並行操作，通道之間實現並行操作，設備之間並行操作，達到提高整個系統效率的目的。
4.爲什麼要引入緩衝技術？其基本思想是什麼？
爲了解決CPU與設備之間速度不匹配的矛盾及協調邏輯記錄大小與物理記錄大小不一致大的問題，提高CPU和設備的並行性，減少I/O操作對CPU的中斷次數，放寬對CPU中斷響應時間的要求。
基本思想：當進程執行寫操作輸出數據時，先向系統申請一個輸出緩衝區，然後將數據送至緩衝區，若是順序寫請求，則不斷地把數據填入緩衝區，直到填滿爲止，此後進程可以繼續計算，同時，系統將緩衝區的內容寫到設備上。當進程執行讀操作輸入數據時，先向系統申請一個輸入緩衝區，系統將設備上的一個物理記錄讀至緩衝區，根據要求把當前所需要的邏輯記錄從緩衝區選出並傳送給進程。
5.試述常用的緩衝技術
單緩衝是在設備和處理機之間設置一個緩衝區。設備和處理機交換數據時，先把被交換的數據寫入緩衝區，然後，需要數據的設備或處理機從緩衝區取走數據。雙緩衝區是一種能夠實現設備和設備、CPU和沒備並行操作的簡單模型，當其中一個緩衝區數據裝滿後，可向另一個緩衝區寫入數據，同時前一個緩衝區可被訪問。多緩衝區是把多個緩衝區連接起來組成兩部分，一部分專門用於輸入，另一部分專門用於輸出的緩衝結構。緩衝池是把多個緩衝區連接起來統一管理，既可用於輸入，又可用於輸出的緩衝結構。
6.解釋設備的動態分配和設備的動態分配
對於獨佔型設備往往採用靜態分配。即在作業執行前，將所要使用的設備全部分配給它，當作業執行過程中不再需要使用這類設備或作業執行結束將要撤離時再收回設備。靜態分配實現起來簡單，能夠防止系統發生死鎖，但會降低設備利用率。例如對打印機採用靜態分配，在作業執行前分配，但是直到作業產生了結果才使用打印機，這樣儘管這臺打印機一直處於空閒狀態，但是其他作業卻不能使用。
如果對打印機採用動態分配，在作業執行過程中要求輸出一批信息時，西永才把打印機分配給作業，當一個文件輸出完畢要關閉時，系統就回收分配給次作業的打印機。採用動態分配後，在打印機上可能依次輸出若干作業的信息，由於輸出信息以文件爲單位，很容易分清是哪個用戶的，所以對於某些以獨佔方式使用的設備，採用動態分配方式不僅是可行的而且能夠提高設備利用率。
7.什麼是虛擬設備？實現虛擬設備的主要條件是什麼？
虛擬設備：爲了提高獨佔設備的利用率，採用SPOOLING技術，用可共享的設備模擬獨佔設備，使獨佔設備成爲共享設備，使每個作業感到自己分到了速度極高的獨佔設備。這種模擬的獨佔設備稱爲虛擬設備。
(1) 預輸入程序； (2) 井管理程序； (3) 緩輸出程序。
8.爲什麼要引入設備獨立性？如何實現設備獨立性？
應用程序與具體的物理設備無關，系統要增減或變更設備時對源程序不必加如何修改，易於應對I/O設備故障，增加設備分配的靈活性，能更有效的理由設備資源，實現多道程序設計。 實現：用戶通常不指定物理設備，而是指定邏輯設備，是的用戶作業和物理設備分離開來，在通過其他途徑建立邏輯設備和物理設備的映射。