第5章 设备管理
精选第五章设备管理-通道缓冲技术
5.6 缓 冲 技术
1 缓冲的引入
在OS中，引入缓冲技术的主要原因有： 缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾 减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制 （见下页图） 提高CPU和I/O设备之间的并行性 所以，为了提高I/O速度和设备利用率，许多计算机系 统通过设置缓冲区采用了缓冲技术来实现。
除了上述外，缓冲池还具有如下的工作缓冲区：
①用于收容输入数据的工作缓冲区； ②用于提取输入数据的工作缓冲区； ③用于收容输出数据的工作缓冲区； ④用于提取输出数据的工作缓冲区；
用户程序
三、缓冲区的工作方式
收容输入
hin
提取输出
sout
sin hout
提取输入 收容输出
①收容输入工作方式
输入数据时, 调用Getbuf(emq) 装满数据后, 调用Putbuf(inq, hin)
用户进程 用户区
操作系统
传送
缓冲区1
传送
缓冲区2
输入 I/O设备
输出 I/O设备
输入 I/O设备1
输出 I/O设备2
5.3.4 缓冲池(Buffer Pool)
目前广泛流行的公用缓冲池，由于可供多个进程共享， 可提高缓冲区的利用率。 一、缓冲池(Buffer Pool)的组成
对于可用于I/O的缓冲池，包含的缓冲区类型有： ①空（闲）缓冲区； ②装满输入数据的缓冲区； ③装满输出数据的缓冲区。 对应的有以下三个缓冲队列： ①空缓冲队列emq。由空缓冲区所链成的队列 ②输入队列inq。由装满输入数据的缓冲区所链成的 队列 ③输出队列outq。由装满输出数据的缓冲区所链成的 队列
北航任爱华操作系统课件—第五章_设备管理
由进程P来的I/O请求 搜索SDT找到DCT指针
A 搜索DCT指针， 找到COCT指针 是 控制器忙吗？ 否 分配控制器给进程P 搜索COCT找到CHCT指针 进程P按分配策略 入I/O等待队列 等待该设备空闲 是 进程P 等待通道
查DCT 该设备忙？ 否 按分配策略选取 占据该设备的进程
是
进程P等待控制器
• • • • • • Linux输入/输出的过程概述 设备驱动程序基础 Linux的中断处理 设备驱动程序的框架 字符设备驱动程序 块设备驱动程序
概述
输入/输出请求 出错返回
设备无关软件 标准设备接口（read,write,open,close,…) 设备文件 (在/dev目录下) 设备驱动程序
输入/输出软件的作用
I/O请求 I/O应答
4-用户进程 3-设备无关软件
使用I/O系统调用：格式化I/O
命名、保护、阻塞、缓冲、分配设备
设备服务子程序 2-设备驱 动程序 1-中断处理程序 硬 件
设置设备寄存器、检测状态 I/O结束时，唤醒设备服务子程序 执行I/O操作
输入/输出请求 的提交周期
Linux文件系统的层次结构
返回
设备驱动分层结构
设备驱动程序基础
• • 总线： CPU和I/O设备是通过总线连接起来。 PC机常见总线有ISA,PCI等等。 I/O地址空间： 所有设备的寄存器组成。 察看文件:/proc/ioports I/O数据传输： 忙等待、中断方式、DMA方式 设备分类： 字符设备、块设备 设备名： 主设备号(驱动程序)、次设备号(驱动程序的参数） 设备文件： 在/dev目录下，在内核中由file结构表示。 设备驱动程序接口：由file_operations数据结构完成。
5设备维修管理
厂长（总工）
设备科长
组长
计划员
年度设备大修计划
序 工 使 号 作 用 令 单 号 位 资 产 编 号 设规 备格 名型 称号 设 维修复杂 备 系数 类 机 电 热 别 维 修 类 别 主 维修工时 要 内 钳 电 机 其 合 容 工 工 工 他 计 停 进度 歇 天 季 数 承 修 单 位 维 修 费 用
设备管理
二）维修计划的实施 做好前期准备工作、组织维修施工和竣工验收。 1、维修前的准备工作：技术准备和生产准备。 修前技术准备由主修技术人员负责；生产准备由备件、材料、工具管理人员和维 修单位的计划人员负责。 1)设备技术状态及产品技术条要求的调查； 2）编制维修技术文件； 3）材料及备件的准备； 4）专用工具、检具、研具的准备； 5）编制维修计划。 2、施工管理 1）交付维修：认真交接并填写“设备交接单”。 2）解体检查： 3）临时配件的研制； 4）生产调度； 5）质量检查。
设备管理
第五章 设备维修管理 设备维修：设备技术状态劣化或发生故障后，为恢复其功能和 精度而采取的更换或修复磨损、失效的零件（包括基准件）， 并对整机或局部进行拆装、调整的技术活动。
设备维修作为设备管理的重要环节，是延长设备寿命，保证生产正产运行， 防止事故发生的重要保证。 设备维修的经济效益是企业经济效益体系的重要组成部分，取决于：设备 维修性设计的优劣；维修人员技术水平的高低；维修组织系统及装备设施 的完善程度。 在用设备：预防为主，选择适当的维修方式，通过日常和定期检查、状态 检测、诊断等手段，按生产工艺要求和设备技术劣化程度，编制预防性维 修计划； 修理前：充分做好技术和生产准备工作，适时进行维修； 修理中：积极采取新工艺、新技术、新材料和现代科学管理方法，保证修 理质量、缩短停歇时间、降低修理费用； 另外：结合修理对设备进行必要的局部改进设计，提高设备的可靠性、维 修性、可利用率。
计算机操作系统第五章设备管理复习资料
第五章设备管理（一）简答题1、为什么要在设备管理中引入缓冲技术？解：缓冲技术是用来在两种不同速度的设备之间传输信息时平滑传输过程的常用手段。
在OS的设备管理中，引入缓冲技术的主要原因可归结为以下几点。
（1）缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。
一般情况下，程序的运行过程是时而进行计算，时而进行输入或输出。
以打印机输出为例，如果没有缓冲，则程序在输出时，必然由于打印机的速度跟不上而使CPU停下来等待；然而在计算阶段，打印机又无事可做。
如果设置一个缓冲区，程序可以将待输出的数据先输出到缓冲区中，然后继续执行；而打印机则可以从缓冲区取出数据慢慢打印。
（2）减少中断CPU的次数。
例如，假定设备只用一位二进制数接收从系统外传来的数据，则设备每接收到一位二进制数就要中断CPU一次，如果数据通信速率为9.6Kb/s，则中断CPU的频率也是9.6KHz，即每100us就要中断CPU一次，若设置一个具有8位的缓冲寄存器，则可使CPU被中断的次数降低为前者的1/8。
（3）提高CPU和I/O设备之间的并行性。
由于在CPU和设备之间引入了缓冲区，CPU可以从缓冲区中读取或向缓冲区写入信息，相应地设备也可以向缓冲区写入或从缓冲区读取信息。
在CPU工作的同时，设备也能进行输入输出操作，这样，CPU和I/O设备就可以并行工作。
2、引入缓冲的主要原因是什么？P155【解】引入缓冲的主要原因是：●缓和CPU和I/O设备速度不匹配的矛盾；●减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制●提高CPU和I/O设备之间的并行性。
3、请简述为什么要在核心I/O子系统中要引入缓冲机制（Buffering）。
答：引入缓冲的主要原因：（1）缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。
（2）减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制。
（3）提高CPU与I/O设备之间的并行性。
4、简述SPOOLing（斯普林）系统的工作原理。
解：多道程序并发执行后，可利用其中的一道程序来模拟脱机输入时外围控制机的功能，将低速I/O设备上的数据传送到高速磁盘上；再利用另一道程序来模拟脱机输出时外围控制机的功能，将高速磁盘上的数据传送到输出设备上，这样就可以在主机的直接控制下，实现脱机输入、输出操作，这时外围操作与CPU对数据的执行同时进行。
第五章设备管理-PPT精品
计算机操作系统
第五章 设备管理
组成
CPU与控制器接口
数据线 地址线
数据寄存器
控制/状态 寄存器
控制线
计算机操作系统
控 制器 与 设备 接 口
控制器 与设备 接口1
数据 状态 控制
… …
I/O逻辑
控制器 与设备 接口i
数据 状态 控制
第五章 设备管理
5.1.3 I/O通道
计算机操作系统
1. I/O通道(I/O Channel)设备的引入
检查
状态？
I/O→CPU 出错
CPU与I/O设备速度不匹配，使得CPU极从大I/O浪控就制费绪器 中读入字 I/O→CPU
向存储器 中写字
CPU→内存
未完
传送
完成？
完成
下条指令
(a) 程序I/O方式
5.2.2 中断驱动I/O控制方式
CPU、设备并行工作 提高了系统的资源利用率和吞吐量 以字（节）为单位进行干预
计算机操作系统 第五章 设备管理
I /O设备通道、控制器连接方式（多通路）
处理机
内存
I/O通道 控制器
I/O通道 控制器
I/O设备 I/O设备 I/O设备 I/O设备
5.2 I/O控制方式
向I/O控制器 CPU→I/O 发读命令
5.2.1 程序I/O方式
忙-等方式
读I/O控制器 未 的状态 就 绪
★指令类型单一 ★通道没有自己的内存，通道与CPU共享内存
第五章操作系统
1) 字节多路通道(Byte Multiplexor Channel) 2) 数组选择通道(Block Selector Channel) 3) 数组多路通道(Block Multiplexor Channel)
新版GMP实务教程 第五章 设备管理(2)ppt课件
二、制药用水管理
（一）制药用水制备
1．原水处理 2．纯化水制备 ➢ 离子交换法 ➢ 电渗析 ➢ 电去离子法 ➢ 反渗透法 ➢ 大孔树脂法 ➢ 过滤法 ➢ 化学方法。 3．注射用水的制备 ➢ 蒸馏法 ➢ 反渗透法
图5-23 二离级子反交渗换透法法纯纯化化水水制制备备工工艺艺流流程程图图
二、制药用水管理 （二）制药用水系统附属设备
计量特性进行全面的评定，确定合法性 检定规程
确☞定合格
报 告 校准报告
检定合格证书、不合格报告
三、计量管理内容
校准管理内容包括：校准周期、校准规程、校准环境、校准记
录与报告、不合格校准结果的处理。
➢校准周期
➢校准规程
✓ 溯源链
✓ 校准标准 ✓ 校准人员 ✓ 校准方法
不合格的仪器采取修理、调整、限制使用、降级、报废处理。
对比项准目 的水。GM纯化P水规定工艺用水通注射常用水分为三类：灭菌饮注射用用水水、
来源 纯化蒸水馏、和离子注交换射、反用渗透水等方。法制得
性状
无色澄明液体，无臭，无味
pH ➢ 饮用符水合规定
➢ 纯化水 氨
硝酸盐
≤3.00×10-6g/100ml ≤6.00×10-6g/100ml
➢ 注射用水 亚硝酸盐
≤2.00×10-6g/100ml
重金属
≤1.00×10-6g/100ml
纯化水经蒸馏所得 无色澄明液体，无臭，无味
5.0～7.0 ≤2.00×10-6g/100ml ≤6.00×10-6g/100ml ≤2.00×10-6g/100ml ≤1.00×10-6g/100ml
由注射用水灭菌制得
①按注射用水项下检 验符合规定； ②符合注射剂项下〔 《中国药典》（2010 年版二部）〕附录ⅠB 规定
第5章 设备综合管理
（一） 设备综合管理的主要目的设备综合管理的主要目的是用技术上先进、经济上合理的装备，采取有效措施，保证设备高效率、长周期、安全、经济地运行，以保证企业获得最好的经济效益。
二、设备的更新
1．有形磨损设备在寿命期内，无论在使用还是闲置状态，都会因其形态产生变化而逐渐损坏，设备物质形态的这种逐渐变化造成的损耗，称为有形磨损。有形磨损根据产生的原因可分为使用磨损和自然磨损两种。设备在使用中，由于输入能量而运转，产生摩擦、振动、疲劳，致使相对运动的零部件实体产生磨损，这种有形磨损称为使用磨损。设备寿命期内，由于自然力量的作用或因保管不善而造成的锈蚀、老化、腐朽，甚至引起工作精度和工作能力的丧失，称为自然磨损。
一、设备的选择
沉稳
设备的环保性是指设备的噪声和设备排放的有害物质对环境的污染程度。选择设备时，要选择能把“三废”（废水、废气、废渣）和噪声控制在一定的标准范围之内的设备，要求设备配备相应治理“三废”（废水、废气、废渣）的附属装置或净化设备。
5.环保性
设备的成套性是指设备要配套。要使设备尽快形成生产能力，应考虑：单机配套，即备件、配件、随机工具要成套；机组配套，即一组机器的主机、辅机、控制装置等要配套；工程项目配套，即一个新建项目的各种机器设备要配套；等等。
（二） 设备经济管理
（三） 设备综合效率管理
（1） 提高设备性能开动率。加强设备的技术改造，提高设备性能和缩短理论加工节拍；不断地优化产品的实际加工节拍。
（3） 控制设备停机时间。为了参与国际竞争，提出了“销、供、产”生产经营模式，这样就要求企业加快流动资金的周转和提高企业的柔性，严格控制设备的各项停机时间，追求“0”目标。
第5章 房屋及设施设备管理
第五章房屋及设施设备管理房屋及设备设施管理是指对物业共用设备设施和属于房屋共用部位的日常运行维护和管理、大中小修及更新改造。
房屋及设备设施管理涉及面广，技术含量高，关系到物业的正常运行和安全使用，是物业管理的重要内容之一。
第一节物业设施设备管理概述一、物业设施设备物业设施设备，是指房屋及附属于房屋建筑业主共用的各类设施设备的总称，它是构成房屋建筑实体的不可分割的有机组成部分，是发挥物业功能和实现物业价值的物质基础与必要条件。
物业设施设备主要分为：房屋与设施、强电系统、电梯升降系统、空调系统、给排水系统、消防系统、弱电系统等。
二、物业设施设备管理物业设施设备管理，是指物业服务企业根据物业服务合同的约定和有关规定，运用先进的技术手段和科学的管理方法对房屋及各种设施、设备的使用、维护、保养、维修实施管理，保证房屋、设施、设备的正常使用，提高房屋、设施、设备的完好率，延长房屋、设施、设备的使用寿命，以最大限度地满足业主和使用人对房屋、设施、设备使用的需要，并创造良好的经济效益和社会效益。
（一）物业设施设备管理的目标物业设施设备管理在整个物业管理中处于非常重要的地位，它是物业运作的物质和技术基础。
1．用好、管好、维护检修好、改造好现有设施设备，提高设施设备的利用率及完好率，是物业设施设备管理的根本目标具体为：保持设施、设备完好，满足其使用功能；确保物业及使用人的安全；促进物业保值增值。
2．衡量物业设施设备管理质量的三个指标（1）房屋完好率，是指完好房屋与基本完好房屋面积之和占房屋总建筑面积的百分率。
（2）危房率，是指危险房屋的建筑面积占房屋总建筑面积的百分率。
（3）设备完好率，是指完好设施设备数量占全部设施设备总数量的百分率。
3．物业设施设备完好的基本标准结构与零部件完整齐全；设施设备运转正常，满足使用功能；设施设备技术资料及管理记录齐全；设施、设备整洁，无跑、冒、滴、漏现象；防水、防冻、保温、防腐、安全、标识等措施完整有效。
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第六章设备管理
一、单项选择题
1、设备管理的目的是为了合理地利用外部设备和[1]，设备按照信息的传递特性可分为[2]和[3]。
设备管理的主要程序之一是设备分配程序，当进程请求在内存和外设之间传送信息时，设备分配程序分配设备的过程通常是[4]。
供选择的答案：
[1]：A、提高CPU利用率B、提供接口C、方便用户D、实现虚拟设备
[2]：A、块设备B、存储设备C、独立设备D、虚拟设备
[3]：A、共享设备B、输入输出设备C、系统设备D、字符设备
[4]：A、先分配设备，再分配控制器，最后分配通道
B、先分配控制器，再分配设备，最后分配通道
C、先分配通道，再分配设备，最后分配控制器
D、先分配通道，再分配控制器，最后分配设备
2、操作系统中采用缓冲技术的目的是为了增强系统（）的能力。
A.串行操作
B. 控制操作
C.重执操作
D.并行操作
3、操作系统采用缓冲技术，能够减少对CPU的（）次数，从而提高资源的利用率。
A. 中断
B.访问
C. 控制
D. 依赖
4、CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为了解决这一矛盾，可采用（）。
A.并行技术
B.通道技术
C.缓冲技术
D.虚存技术
5、缓冲技术用于（）。
A. 提高主机和设备交换信息的速度
B. 提供主、辅存接口
C. 提高设备利用率
D. 扩充相对地址空间
6、通道是一种（）。
A.I/O端口
B.数据通道
C.I/O专用处理机
D.软件工具
7、在操作系统中，用户在使用I/O设备时，通常采用（）。
A.物理设备名
B.逻辑设备名
C.虚拟设备名
D.设备牌号
8、SPOOLing技术利用于（）。
A.外设概念
B.虚拟设备概念
C.磁带概念
D.存储概念
9、采用SPOOLing技术的目的是（）。
A.提高独占设备的利用率
B.提高主机效率
C.减轻用户编程负担
D.提高程序的运行速度
10、采用假脱机技术的目的是[1]。
假脱机技术是将输入输出控制工作大部分交由相应的通道来承担，利用磁盘作为后援存储器，实现了外设同时联机操作，使得[2]成为[3]，减少了对频繁使用外设的压力，但假脱机技术一般不适用于[4]。
供选择的答案：
[1]：A、提高外设和主机的利用率B、提高内存和主机效率
C、减轻用户编程负担
D、提高程序的运行速度
[2][3]：A、块设备B、字符设备C、独占设备D、虚拟设备
[4]：A、分时系统B、多道批处理系统
C、网络操作系统
D、多处理机系统
二、填空题
1、操作系统的设备管理应具备的主要功能是监视设备状态, 进行设备分配，
完成I/O操作和缓冲管理与地址转换。
2、从资源分配的角度看，可以把设备分为独占设备、共享设备和______虚拟设备____。
打印机属于____独占______设备，而磁盘属于_____共享_____设备。
3、虚拟设备是通过_____Spooling ____技术把__独占___设备变成能为若干用户__共享___的设备。
4、缓冲区的设置可分为______单缓冲____、_____双缓冲_____和_____多缓冲_____。
5、常用的设备分配算法是先来先服务_____和___先级高的优先服务_。
6、在设备管理中，为了克服独占设备速度较慢、降低设备资源利用率的缺点，引入了_
虚拟分配技术，即用共享设备模拟独占设备。
7、____设备驱动程序______是控制设备动作的核心模块，如设备的打开、关闭、读、写等，用来控制设备上数据的传输。
8、在UNIX系统中，键盘、终端、打印机等以_____字符_____为单位组织和处理信息的设备称为___字符设备_______；而磁盘、磁带等以___字符块_______为单位组织和处理信息的设备称为_____ 块设备_____。
SPOOLing 是simultaneous peripheral operation on-line 的缩写，表示假脱机工作方式，又称排队转储技术。
SPOOLing 系统的特点：SPOOLing技术是在通道技术和多道程序设计基础上产生的，它由主机和相应的通道共同承担作业的输入输出工作，利用磁盘作为后援存储器，实现外围设备同时联机操作。
功能：SPOOLing系统由专门负责I/O的常驻内存的进程以及输入井、输出井组成,它将独占设备改造为共享设备，实现了虚拟设备功能。
控制过程：Spooling 系统把待建立的作业源源不断向磁盘输入井中传送，把正在处理的作业结果和信息收存到输出井上，最后从外部设备发送出去。
Spooling 这种输入收存和输出发送的功能起到了脱机处理的作用，但实际上又是在联机情况下进行的，故称为假脱机技术。
Spooling系统
“Simultaneous Peripheral Operation On-Line”
Spooling是在多道程序系统中处理独占设备的一种方法。
例如：一般的打印机是一种独占资源，每次只能有一个程序使用打印机，但如果一个进程打开打印机而不使用它，那么其它的进程都无法打印。
创建一个特殊的守护进程(daemon)以及一个特殊的目录，称为Spooling目录。
这时，打印一个文件之前，进程首先产生完整的待打印文件并将其放在Spooling 目录下。
当进程把该文件放到Spooling系统中之后就可以认为打印过程已经完成，虽然打印机还没有进行该文件的打印，因此也称为打印的“假脱机”过程。
而整个的打印作业由该守护进程进行处理，只有该守护进程能够真正使用打印机设备文件。
通过禁止用户直接使用打印机设备文件就解决了打印机的独占问题。