计算机操作系统设备管理
操作系统复习5_设备管理
第五章 设备管理设备管理的对象是：I/O 设备为主，包括设备控制器和I/O 通道；设备管理的基本任务是：完成用户I/O 请求、提高I/O 速度及提高I/O 设备利用率； 设备管理的主要功能是：缓冲区管理、设备分配 、设备处理、虚拟设备及设备独立性。
5.1 I/O 系统5.1.2 设备控制器－CPU 和I/O 设备的接口，解脱CPU ；可编址，含有多个设备地址，以连接多个设备。
1. 设备控制器的基本功能1) 接收和识别命令：接收CPU 命令存放于控制寄存器；命令译码 2) 数据交换： CPU(总线)<-->控制器(数据寄存器)<-->设备； 3) 标识和报告设备的状态：供CPU 了解；状态寄存器； 4) 地址识别：设备和寄存器地址；地址译码器5) 数据缓冲：用缓冲器暂存来自CPU 和I/O 设备的数据；6) 差错控制：对I/O 数据差错检测，并向CPU 报告，错误重发。
2. 设备控制器的组成1).设备控制器与处理机的接口—通信线路(三类)：数据线、控制线和地址线,数据线连接数据寄存器和控制/状态寄存器；2).设备控制器与设备的接口—连接多个设备，每个接口有数据、状态和控制三种信号； 3).I/O 逻辑—根据CPU 发来信号对设备控制。
CPU 启动设备时，将I/O 启动命令和地址分别通过数据线和地址线发送给控制器，由I/O 逻辑对地址进行译码，再根据所译出的命令对相应设备进行控制。
图 5-2 设备控制器的组成5.1.3 I/O 通道1.I/O 通道(I/O Channel)设备的引入数据寄存器控制/状态寄存器数据线I/O 逻辑…控制器与设备接口1控制器与设备接口i数据状态控制数据状态控制…地址线控制线CPU 与控制器接口控制器与设备接口虽然设备控制器能减少CPU 对I/O 的干预，但当外设很多时，CPU 负担仍很重。
为建立更独立的I/O 操作，在CPU 和控制器之间又增设了通道，其目的是将CPU 从繁杂的I/O 任务解脱出来。
如何打开计算机上的设备管理器
如何打开计算机上的设备管理器设备管理器是Windows操作系统中的一个重要工具，允许用户查看和管理计算机上的硬件设备。
通过设备管理器，用户可以查看设备的驱动程序、设备状态、硬件ID等信息，并进行设备的更新、停用、启用等操作。
下面我们来详细介绍如何打开计算机上的设备管理器。
方法一：使用快捷键使用快捷键是打开设备管理器最常见也最简便的方法。
按下组合键“Win + X”，会在屏幕左下角弹出一个菜单，在菜单中选择“设备管理器”。
另外，也可以使用组合键“Win + Pause/Break”，弹出系统信息窗口，在窗口左侧选择“设备管理器”。
方法二：使用开始菜单Windows系统的开始菜单提供了快速和定位各种应用程序和设置的功能。
点击任务栏左下角的开始按钮，然后在开始菜单的框中输入“设备管理器”，在结果中选择“设备管理器”。
方法三：使用控制面板控制面板是Windows系统中用于管理和配置计算机的一个重要工具，也是打开设备管理器的一种方法。
1. 打开控制面板：可以通过开始菜单“控制面板”来打开，或者按下组合键“Win + R”，输入“control”后按回车键。
2.在控制面板中选择“设备管理器”：在控制面板的界面中，选择“硬件和声音”，然后点击“设备管理器”。
方法四：使用运行对话框运行对话框是Windows系统中的一个实用工具，可以通过直接输入命令来快速打开各种应用程序和设置。
1. 按下组合键“Win + R”，弹出运行对话框。
2. 在运行对话框中输入“devmgmt.msc”，然后点击“确定”按钮。
以上是打开设备管理器的几种常见方法。
无论使用哪种方法，一旦成功打开设备管理器，用户就可以看到一个包含计算机上所有设备的列表。
用户可以通过展开菜单来查看各个设备的详细信息，也可以通过右键点击设备来进行相关操作。
在设备管理器中，未正确安装驱动程序的设备通常会显示为黄色感叹号或问号的图标，用户可以通过设备管理器来更新这些驱动程序。
计算机操作系统 3、设备管理
一、单项选择题1．引入缓冲技术的主要目的是( )A．改善用户编程环境 B．提高CPU与设备之间的并行程度C．提高CPU的处理速度 D．降低计算机的硬件成本2．SPOOLING技术可以实现设备的( ) 分配。
A．独占 B．共享 C．虚拟 D．物理3．有关设备管理概念的下列叙述中， ( ) 是不正确的。
A．通道是处理输入、输出的软件B．所有外围设备的启动工作都由系统统一处理C．来自通道的I／O中断事件由设备管理负责处理D．编制好的通道程序是存放在主存储器中的4．下列算法中用于磁盘移臂调度的是( )A．时间片轮转法 B．LRU算法C．最短寻道时间优先算法 D．优先级高者优先算法5．缓冲技术中使用的缓冲池是在( )A．主存 C．ROM C．外存 D．寄存器6．引入缓冲的主要目的是( )。
A．改善CPU和I／O设备之间速度不匹配的情况 B．节省内存C．提高CPU的利用率 D．提高I／O设备的效率7．通过硬件和软件的功能扩充，把原来独立的设备改造成能为若干用户共享的设备，这种设备称为( )。
A．存储设备 B．系统设备 C．用户设备 D．虚拟设备8．如果I／O设备与存储设备进行数据交换不经过CPU来完成，这种数据交换方式是( )。
A．程序查询 B．中断方式 C．DMA方式 D．无条件存取方式9．大多数低速设备都属于( )的设备。
A．独享 B．共享 C．虚拟 D．SPOOLING10．( )用于连接大量的低速或中速I／O设备。
A．数组选择通道 B．字节多路通道 C．数组多路通道 D．并行通道11．( )是操作系统中采用的以空间换取时间的技术。
A．SPOOLING技术 B．虚拟存储技术 C．覆盖与交换技术 D．通道技术12．在操作系统中的SPOOLING技术，实质是将( )转化为共享设备的技术A．虚拟设备 B．独占设备 C．脱机设备 D．块设备13．SPOOLING系统提高了( )利用率A．独占设备 B．共享设备 C．SPOOLING技术 D．主存储器14．按( )分类可将设备分为块设备和字符设备。
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。
计算机四级操作系统-7-IO设备管理
计算机四级操作系统-7-IO设备管理第7章I/O设备管理设备管理是操作系统的主要功能之⼀，它负责管理所有输⼈输出设备以完成期望的数据传设备管理可能是操作系统设计中最凌乱的部分，这主要是由于计算机系统中存在着⼤量的输⼊/输出设备，其性能和应⽤特点可能完全不同。
所以要建⽴⼀个通⽤的、⼀致的设备访问接⼝，使⽤户和应⽤程序开发⼈员能够⽅便地使⽤输⼊/输出设备，⽽⽆须关⼼每种设备各⾃的特性，这正是设备管理的主要⽬的。
本章⾸先讲述设备管理的基本概念，然后讨论I/O硬件组成、I/O软件结构、设备管理的相关技术，最后阐述I/O性能问题及解决⽅案。
7.1设备与设备分类输⼊/输出设备（I/O设备）也称为外部设备（Peripheral Device），有时简称为设备或外设，包括计算机系统中除CPU和内存储器以外的所有的设备和装置，还包括所有外部存储设备。
在不同的上下⽂中，I/O设备⼀词有⼴义和狭义两种含义，⼴义的I/O设备即上述定义，狭义的I/O设备不包括外存设备。
可见，计算机系统中外部设备⾮常多，并且这些设备在功能、速度和控制⽅式等⽅⾯都有较⼤的差异，本节将讨论这些问题。
7.1.1设备管理的重要性为了理解操作系统中设备管理的重要性，⾸先要了解I/O设备在计算机系统中所起的作⽤。
如果说处理器和内存是计算机系统的⼤脑部分的话，那么I/O设备就是计算机系统的五官和四肢。
各种需要处理的信息和操作⼈员对计算机系统的操作命令，都要通过输⼊设备进⼊计算机系统，处理后的信息和结果也要通过输出设备从计算机系统输出。
计算机系统中的I/O设备种类繁多，从简单的键盘到⿏标、打印机、图形显⽰终端、磁盘驱动器以⾄于⽹络设备，变化万千，造就计算机应⽤的多样性和普及性。
可以说没有I/O设备，就没有计算机的应⽤。
然⽽，正如⼈们已经认识到的，操作系统复杂和庞⼤的主要原因是它所管理的资源的庞杂和并发技术的采⽤，⽽I/o设备的庞杂正是操作系统所管理的资源庞杂的主要原因，I/O设备的速度远低于处理器的速度正是导致并发技术产⽣的直接原因。
什么是计算机操作系统它的主要功能是什么
什么是计算机操作系统它的主要功能是什么计算机操作系统是一种软件，它负责管理和协调计算机硬件和软件资源，为用户提供方便、高效的计算环境。
计算机操作系统的主要功能包括文件管理、内存管理、进程管理、设备管理和用户接口等。
一、文件管理计算机操作系统通过文件管理功能来管理计算机中的各种文件。
文件管理的主要任务包括创建、删除、修改、查找和存储文件等。
操作系统通过文件系统来组织和存储文件，使得用户可以方便地访问和管理文件。
文件管理还包括文件权限控制、文件保护和文件共享等功能，确保文件的安全性和可靠性。
二、内存管理内存管理是操作系统的核心功能之一，它负责管理计算机的内存资源。
操作系统通过内存管理功能来分配和回收内存空间，为不同的程序和进程提供运行所需的内存空间。
内存管理还包括内存保护、内存共享和虚拟内存等功能，提高内存的利用效率和系统的性能。
三、进程管理进程管理是操作系统的重要功能之一，它负责管理和控制计算机中的进程。
操作系统通过进程管理功能来创建、调度、终止和同步进程，确保计算机系统中各个进程的正常运行。
进程管理还包括进程通信、进程调度和进程资源分配等功能，提高系统的并发性和响应性。
四、设备管理设备管理是操作系统的功能之一，它负责管理和控制计算机中的各种硬件设备。
操作系统通过设备管理功能来分配和控制设备资源，为进程和用户提供访问设备的接口和服务。
设备管理还包括设备驱动程序的开发和设备的故障处理等功能，提高设备的利用效率和系统的可靠性。
五、用户接口用户接口是操作系统的界面，它负责用户和操作系统之间的交互。
操作系统通过用户接口来接收和处理用户的请求，向用户提供操作系统的功能和服务。
用户接口可以有命令行界面、图形用户界面和Web 界面等形式，使得用户可以方便地操作和管理计算机系统。
综上所述，计算机操作系统是一种管理和协调计算机资源的软件，它的主要功能包括文件管理、内存管理、进程管理、设备管理和用户接口等。
操作系统的功能的实现，不仅为用户提供了方便和高效的计算环境，而且保证了计算机系统的安全性、可靠性和性能。
如何打开计算机上的设备管理器
如何打开计算机上的设备管理器设备管理器是Windows操作系统中的一个重要工具，它用于查看和管理计算机上的硬件设备。
通过设备管理器，用户可以检查设备的状态、驱动程序的安装情况，以及解决设备问题。
本文将详细介绍如何打开计算机上的设备管理器。
方法一：使用快捷键1. 同时按下Win键和X键，在弹出的菜单中选择"设备管理器"。
此方法适用于Windows 8及更高版本的操作系统。
方法二：使用"运行"对话框1. 按下Win键+R键，打开"运行"对话框。
2. 在对话框中输入"devmgmt.msc"，然后点击"确定"按钮。
方法三：通过控制面板1. 点击任务栏上的"开始"按钮。
2. 选择"控制面板"，然后点击"硬件和声音"。
3. 在"设备和打印机"下，点击"设备管理器"。
方法四：使用Windows PowerShell1. 右击开始菜单，选择"Windows PowerShell"。
2. 在打开的窗口中，输入"devmgmt.msc"并按下回车键。
方法五：通过命令提示符1. 按下Win键+R键，打开"运行"对话框。
2. 输入"cmd"，然后点击"确定"按钮，打开命令提示符。
3. 在命令提示符中输入"devmgmt.msc"，按下回车键。
通过以上方法之一，您将成功打开计算机上的设备管理器。
一旦设备管理器打开，您将看到一个分类的列表，其中显示了计算机中安装的各种设备。
您可以展开各个类别以查看设备的详细信息，包括设备的名称、状态和驱动程序信息。
除了查看设备信息外，您还可以使用设备管理器来进行其他操作，如禁用设备、启用设备、更新驱动程序、卸载设备等。
设备管理器在哪
设备管理器在哪设备管理器是系统中的一个重要工具，它可以查看计算机中所有硬件设备的情况，并进行硬件的管理操作。
设备管理器可以帮助用户查看、卸载、禁用、启用、更新计算机硬件驱动程序等操作。
那么，设备管理器在哪？设备管理器的打开方式有多种，下面我将为大家介绍几种打开设备管理器的方法，以便使用者可以更快捷地找到它。
方法一：通过计算机属性打开设备管理器。
1.首先点击“开始菜单”，找到“计算机”选项，并右键单击它。
2.接着，在弹出的选项中点击“属性”选项，即可打开“系统”控制面板。
3.在“系统”面板中，找到左侧的“高级系统设置”选项，并点击它。
4.进入“高级系统设置”面板后，找到“硬件”选项并点击它。
5.在弹出的选项中，找到“设备管理器”选项并点击它，即可打开设备管理器。
方法二：通过快捷键打开设备管理器。
1.在电脑桌面上，使用快捷键“Win+X”组合键。
2.在出现的选项中，选择“设备管理器”选项，即可打开设备管理器。
方法三：通过搜索程序打开设备管理器。
1.在电脑桌面上，找到“搜索框”，并输入“设备管理器”关键词。
2.在搜索结果中，点击“设备管理器”选项，即可打开设备管理器。
以上就是三种打开设备管理器的方法，使用者可以根据自己的操作习惯进行选择。
无论使用哪种方法，打开设备管理器后都可以进行设备管理的相关操作。
在设备管理器中，用户可以查看计算机硬件设备的列表，并通过操作该设备的相关属性来进行设备管理。
在设备管理器中，每一项都代表着一个硬件设备，拥有主要信息和驱动程序的版本、硬件ID、物理设备对象名称等内容。
用户可以通过右键单击设备后，选择相关操作来对设备进行管理操作，如启动、禁用、卸载等。
在升级驱动程序方面，用户可以通过选择设备管理器中的“更新驱动程序”选项来进行驱动程序的升级。
总之，设备管理器是一个非常重要的工具，它可以帮助用户轻松管理设备，解决电脑硬件设备出现问题的相关操作。
同时，用户需要留意设备管理器中的任何警告或错误信息，以保障计算机的正常运行。
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第四章 设备管理
设备管理程序的功能：
（1）提供和进程管理系统的接口。 （2）进行设备分类。按照设备类型和相应的分配算法把设
备和其他有关的硬件分别给请求该设备的进程，并把未分配到
所请求设备或其他有关硬件的进程放入等待队列。 （3）实现设备和设备、设备和CPU等之间的并行操作。 （4）进行缓冲管理，解决低速I/O设备与高速CPU之间传送 数据不匹配问题。
对于字符设备,缓冲区用于暂存用户输入的一行数 据，输入时，进程挂起等待输入完毕；输出时进程 将一行数据输入到缓冲区，继续执行处理。如果前 面的数据尚未提取完毕，则进程应阻塞。 用户进程 处理机 工作区
传送(M)
单缓冲
输入(T)
I/O设备
缓冲区属于临界资源，不允许多个进 程同时对一个缓冲区操作，读、写在单缓 冲上互斥发生，因此单缓冲无法实现CPU 与设备的并行操作。
单缓冲
单缓冲是操作系统提供的最简单的一种缓冲形 式。每当一个进程发出一个I/O请求时，操作系统 便在主存中为之分配一缓冲区，该缓冲区用来临 时存放输入/输出数据。 对于块设备,单缓冲机制如下工作： OS为进程分配一缓冲区，块设备输入时从磁 盘把一块数据输入缓冲区的时间为T，OS将缓冲 区的数据传送给用户区的时间为M，计算时间为 C，则T和C时可以并行的。数据处理时间约为 max[C，T]+M。
一次仅允许一个进程 访问的资源称为临界 资源。 硬件资源 如打印机、 磁带机等。 软件资源 如共享变 量、表格、队列、栈 等。
缓冲区属于临界资源，不允许多个进 程同时对一个缓冲区操作，读、写在单缓 冲上互斥发生，因此单缓冲无法实现CPU 与设备的并行操作。
双缓冲－－提高设备并行操作
输入数据时，首先填满缓冲区A,操作系统可
从缓冲区A把数据送到用户进程区,用户进程便 可对数据进行加工计算;与此同时,输入设备填充 缓冲区B。 当缓冲区A空出后，输入设备再次向缓冲区1
输入。操作系统又可把缓冲区B的数据传送到
用户进程区,用户进程开始加工缓冲B的数据。
双缓冲
用户进程 处理机
工作区
读
缓冲区A 缓冲区B
写
I/O设备
双缓冲
用户进程 处理机
工作区
读
缓冲区A 缓冲区B
写
I/O设备
如果C<T，由于M远小于T，在将磁盘上的一块数据 传送到缓冲区期间(所花时间为T)，计算机已完成将另 一个缓冲区中的数据传送到用户区并对这块数据进行计 算的工作，一块数据的传输和处理时间为T、即
max(C,T)，显然，这种情况下可保证块设备连续工作；
如果C>T，当上一块数据计算完毕后，需把一个缓 冲区中的数据传送到用户区，花费时间为M，再对这块
数据进行计算，花费时间为C，所以，一块数据的传输
和处理时间为C+M、即max(C,T)+M，这种情况下进程 不必要等待I/O。
双缓冲
计算机系统中的外围设备较多，读/写 数据速度有很大的差异，在向缓冲区读/写 数据的过程中，高速设备等待的情况仍然 比较严重，设备利用率比较低。
循环缓冲
环形缓冲技术是在主存中分配一组大小 相等的存储区作为缓冲区，并将这些缓冲区 链接起来，每个缓冲区中有一个指向下一个 缓冲的指针，最后一个缓冲区的指针指向第 一个缓冲区，这样n个缓冲区就成了一个环形。 三种类型的缓冲区：用于装输入数据 的空缓冲区R、已经装满数据的缓冲区G、以 及计算进程正在访问的工作缓冲区C。 设置了四个指针。
循环缓冲
R
Current_R
C
Next i
R
Next g
C G
Current_W
G G
循环缓冲区的使用
（1）访问缓冲区的过程Getbuf ： –
–
Current_R= Nextg ; Nextg = Nextg next; 读操作；· · · · · ·
Current_W = Nexti ; Nexti = Nexti
循环缓冲
Nexti ：指示写进程下次可 用的空缓冲区R
R
Current_R
Next i
R
Next g
C G
Current_W
G G
循环缓冲
R
Current_R
C
Next i
R
Nextg ：指示读进程 下一个可用的缓冲区G
Next g
C G
Current_W
G G
循环缓冲
R
Current_R: 指示读进程 正在使用的缓冲区
Current_R
C
Next i
R
Next g
C G
Current_W
G G
循环缓冲
R
Current_R
C
Next i
R
Next g
C G
Current_W
G G
Current_W: 指示写进程 正在使用的缓冲区
进程同步问题
（1）Nexti指针追赶上Nextg指针。
这意味着进程输入数据的速度大于进程取数据的速度，已 把全部缓冲区装满。此时，写进程应阻塞，直到读进 程把某个缓冲区的数据全部提取完，使之成为空缓冲 区R，并调用Releasebuf过程将它释放时，才将写进 程唤醒。 （2）Nextg指针追赶上Nexti指针 这意味着读进程取数据的速度高于写进程输入数据的速度， 使全部缓冲区都被抽空，读进程只能阻塞，直到写进 程装满某个缓冲区，调用Releasebuf过程将它释放时， 才去唤醒计算进程。
4.3 缓冲管理
引入缓冲技术的目的
•改善中央处理器与外围设备之间速度不配的 矛盾，凡是数据到达和离去速度不匹配的地方均 可采用缓冲技术。 •减少对CPU的中断频率，放宽对CPU中断响 应时间的限制， •提高CPU和I/O设备的并行性。
缓冲技术实现的基本思想：
进程执行写操作输出数据时，向系统申
请一个缓冲区，若为顺序写请求，则不断把 数据填到缓冲区，直到被装满。此后，进程
继续它的计算，系统将缓冲区内容写到I/O设
备上。 进程执行读操作输入数据时，向系统申请 一个缓冲区，系统将一个物理记录的内容读 到缓冲区，根据进程要求，把当前需要的逻 辑记录从缓冲区中选出并传送给进程。
在输出数据时，只有在系统还来不及腾空 缓冲而进程又要写数据时，它才需要等待； 在输入数据时，仅当缓冲区空而进程又要 从 中读取数据时，它才被迫等待。 根据系统对缓冲区的不同设置，可把缓冲 技 术分为以下几类： 单缓冲 双缓冲 循环缓冲 缓冲池