第五章 设备管理
1.试述设备管理的基本功能
设备中断处理、缓冲区处理、设备分配和去配、设备驱动调度、实现虚拟设备。
2.试述各种i/o控制方式及其主要优缺点
轮询方式：使用查询指令测试设备控制器的忙闲状态位，确定内存和设备是否能交换数据。
优点：原理简单，成本低
缺点：一方面，cpu轮询设备当前的状态会终止原程序的执行，浪费了宝贵的时间；另一方面，I/O准备就绪后，需要CPU参与数据传输工作。可见CPU和设备只能串行工作，使主机不能充分发挥功效，设备也不能得到合理利用，整个系统效率很低。
中断方式：CPU启动I/O设备后不必查询I/O设备是否准备就绪，而是继续执行现行程序。
优点：CPU和设备可实现部分并行操作，与前者相比，CPU资源得到更充分的利用
缺点：数据传输过程中（如果设备控制器缓冲区较小）中断次数多，耗用大量CPU时间
DMA方式：直接存储器存取方式
优点：实现线路简单，价格低廉
缺点：窃用时钟周期，降低CPU的处理效率，不能满足复杂的I/O操作要求
通道方式：又称I/O处理器，能完成内存和设备之间的信息传送，与CPU并行的执行操作。
优点：a>.自成独立体系，大大减少了外围设备和中央处理器的逻辑关系，把中央处理器从琐碎的输入输出操作中解放出来；b>.外围和中央处理器能实现并行操作；c>.通道和通道之间能实现并行操作；d>.各通道上的外围设备也能实现并行操作。
缺点：具有通道装置的计算机主机、通道、控制器和设备之间用四级连接。实施三级控制。
成本高。
3．大型机常常采用通道实现信息传输，试问什么是通道？为什么要引入通道？
通道又称I/O处理器，能完成内存和设备之间的信息传送，与CPU并行的执行操作。采用通道技术主要解决I/O操作的独立性和硬件部分的并行性，由通道来管理和控制I/O操作，
大大减少了设备和中央处理器的逻辑关系，把中央处理器从琐碎的输入输出操作中解放出来，实现设备和中央处理器能实现并行操作，通道之间实现并行操作，设备之间并行操作，达到提高整个系统效率的目的。
4.为什么要引入缓冲技术？其基本思想是什么？
为了解决CPU与设备之间速度不匹配的矛盾及协调逻辑记录大小与物理记录大小不一致大的问题，提高CPU和设备的并行性，减少I/O操作对CPU的中断次数，放宽对CPU中断响应时间的要求。
基本思想：当进程执行写操作输出数据时，先向系统申请一个输出缓冲区，然后将数据送至缓冲区，若是顺序写请求，则不断地把数据填入缓冲区，直到填满为止，此后进程可以继续计算，同时，系统将缓冲区的内容写到设备上。当进程执行读操作输入数据时，先向系统申请一个输入缓冲区，系统将设备上的一个物理记录读至缓冲区，根据要求把当前所需要的逻辑记录从缓冲区选出并传送给进程。
5.试述常用的缓冲技术
单缓冲是在设备和处理机之间设置一个缓冲区。设备和处理机交换数据时，先把被交换的数据写入缓冲区，然后，需要数据的设备或处理机从缓冲区取走数据。双缓冲区是一种能够实现设备和设备、CPU和没备并行操作的简单模型，当其中一个缓冲区数据装满后，可向另一个缓冲区写入数据，同时前一个缓冲区可被访问。多缓冲区是把多个缓冲区连接起来组成两部分，一部分专门用于输入，另一部分专门用于输出的缓冲结构。缓冲池是把多个缓冲区连接起来统一管理，既可用于输入，又可用于输出的缓冲结构。
6.解释设备的动态分配和设备的动态分配
对于独占型设备往往采用静态分配。即在作业执行前，将所要使用的设备全部分配给它，当作业执行过程中不再需要使用这类设备或作业执行结束将要撤离时再收回设备。静态分配实现起来简单，能够防止系统发生死锁，但会降低设备利用率。例如对打印机采用静态分配，在作业执行前分配，但是直到作业产生了结果才使用打印机，这样尽管这台打印机一直处于空闲状态，但是其他作业却不能使用。
如果对打印机采用动态分配，在作业执行过程中要求输出一批信息时，西永才把打印机分配给作业，当一个文件输出完毕要关闭时，系统就回收分配给次作业的打印机。采用动态分配后，在打印机上可能依次输出若干作业的信息，由于输出信息以文件为单位，很容易分清是哪个用户的，所以对于某些以独占方式使用的设备，采用动态分配方式不仅是可行的而且能够提高设备利用率。
7.什么是虚拟设备？实现虚拟设备的主要条件是什么？
虚拟设备：为了提高独占设备的利用率，采用SPOOLING技术，用可共享的设备模拟独占设备，使独占设备成为共享设备，使每个作业感到自己分到了速度极高的独占设备。这种模拟的独占设备称为虚拟设备。
(1) 预输入程序； (2) 井管理程序； (3) 缓输出程序。
8.为什么要引入设备独立性？如何实现设备独立性？
应用程序与具体的物理设备无关，系统要增减或变更设备时对源程序不必加如何修改，易于应对I/O设备故障，增加设备分配的灵活性，能更有效的理由设备资源，实现多道程序设计。 实现：用户通常不指定物理设备，而是指定逻辑设备，是的用户作业和物理设备分离开来，在通过其他途径建立逻辑设备和物理设备的映射。