操作系统教程 第4章 设备管理
Windows系统驱动更新教程
Windows系统驱动更新教程第一章：驱动更新的背景和重要性在操作系统中，驱动程序是一种软件，它与硬件设备通信，使得操作系统能够与硬件设备进行交互。
驱动程序的作用十分关键，无论是电脑、手机还是其他电子设备，都需要驱动程序来确保各个硬件设备能够正常运行。
随着技术的不断发展，硬件设备的驱动程序也需要随之更新升级，以适应新的操作系统版本和提供更好的兼容性和性能。
第二章：确定驱动程序的更新需求在进行驱动程序的更新之前，我们首先需要确定是否有必要进行更新。
可以通过以下几种方式来判断是否需要更新驱动程序：1. 设备运行不稳定或出现错误：如果硬件设备在运行过程中频繁出现错误、崩溃或停止工作等问题，很可能是因为驱动程序不兼容或过时导致的。
2. 提高硬件性能：随着新的驱动程序发布，硬件设备通常会提供更好的性能和稳定性。
如果您希望让您的硬件设备运行更加顺畅，并提升一些功能和性能，那么更新驱动程序可能是一个不错的选择。
3. 操作系统升级：当您将操作系统升级到新版本时，旧的驱动程序可能无法与新的操作系统兼容。
这时，您需要下载新的驱动程序以确保硬件设备能够正常工作。
第三章：查找硬件设备的制造商网站要更新驱动程序，您首先需要知道硬件设备的制造商。
可以通过以下几种方式来查找硬件设备的制造商：1. 设备上的标识：硬件设备通常在设备本身或其包装盒上印有制造商的标识。
您可以通过这些标识来查找制造商的名称。
2. 设备管理器：在Windows系统中，您可以通过打开设备管理器来查看硬件设备的详细信息，包括制造商信息。
第四章：下载并安装最新的驱动程序一旦确定了硬件设备的制造商，您可以前往制造商的官方网站，搜索并下载最新的驱动程序。
以下是具体的步骤：1. 打开浏览器，进入硬件设备制造商的官方网站。
2. 在网站上搜索您的硬件设备型号或选择相应的产品类别。
3. 在搜索结果中，找到与您的硬件设备和操作系统版本兼容的最新驱动程序。
4. 点击下载按钮，保存驱动程序到本地计算机上的一个文件夹中。
《计算机科学导论》第4章操作系统精品PPT课件
4.3 操作系统的功能
3.网络操作系统的功能
常用的网络操作系统有Windows NT、UNIX、Linux、 NetWare等。网络操作系统除具有一般操作系统的功能外，还 应该具有以下功能：
• 网络通信 • 网络资源管理 • 网络服务 • 网络管理 • 互操作
4.4 操作系统的分类
1.批处理操作系统
来描述一个进程 。
(2) 进程的状态 ：三个最基本的状态：运行态、就绪态、阻塞
态。
运行态
就绪态
阻塞态
4.5 一些基本概念及组成
(3) 进程调度 ：不同的系统会采用不同的调度算法 。
(4) 进程通信 ：包括进程的同步与互斥、管道通信、
共享内存、消息队列 、网络通信。
4.5 一些基本概念及组成
• 存储管理 (1) 单一分区：整个内存除了操作系统外，另外的内存空间只分
(1) 文件： 可以长期保存在外存中的、被赋名了的、信息单元的 集合
(2) 目录：目录是一些目录项的列表，每个目录项一般含有文件 名，以及文件控制说明信息(或文件的索引节点号)。
4.5 一些基本概念及组成
2.操作系统的基本组成
操作系统
用户接口
存储管理 进程管理 设备管理 文件系统
4.5 一些基本概念及组成
• 地址空间
(1) 物理空间：物理内存的连续的物理单元隔成物理地址，物理
(2)
地址的集合即为物理空间 。
(2) 逻辑空间：进程的逻辑地址的集合，这个地址的开始值通常
为0，一直到某个最大值。
4.5 一些基本概念及组成
• I/O设备 (1) 字符设备 ：以字符为单位发送或接收一个字符流。 (2) 块设备 ：信息存放在固定大小的块中，这些块有自己的地址 。 • 文件
《计算机操作系统教程》第三版答案
第一章操作系统概述课后习题1. 硬件将处理机划分为两种状态，即管态和目态，这样做给操作系统设计带来什么好处 ? 答：便于设计安全可靠的操作系统。
管态和目态是计算机硬件为保护操作系统免受用户程序的干扰和破坏而引入的两种状态。
通常操作系统在管态下运行，可以执行所有机器指令；而用户程序在目态下运行，只能执行非特权指令。
如果用户程序企图在目态下执行特权指令，将会引起保护性中断，由操作系统终止该程序的执行，从而保护了操作系统。
2. 何为特权指令?举例说明之。
如果允许用户执行特权指令，会带来什么后果？答：只能在态下才能执行的指令称为特权指令。
如开关中断、置程序状态寄存器等。
如果允许用户执行特权指令，它将不仅影响当前运行的程序，而且还有可能影响操作系统的正常运行，甚至整个系统。
3. 中断向量在机器中的存储位置是由硬件确定的，还是由软件确定的 ? 答：中断向量在机器中的位置是由硬件确定的。
例如，在 INTEL 80x86 CPU 中，内存空间0x00000——0x003ff为中断向量空间。
4. 中断向量的内容是由操作系统程序确定的还是由用户程序确定的？答：中断向量的内容是由操作系统程序确定的。
向量的内容包括中断处理程序的入口地址和程序状态字（中断处理程序运行环境），中断处理程序是由操作系统装入内存的，操作系统将根据装入的实际地址和该中断处理程序的运行环境来填写中断向量。
5. 中断向量内的处理机状态位应当标明是管态还是目态 ? 为什么? 答：应当标明是管态。
该状态由系统初试化程序设置，这样才能保证中断发生后进入操作系统规定的中断处理程序。
6. 中断和程序并发之间的关系是什么？答：中断是程序并发的必要条件。
如果没有中断，操作系统不能获得系统控制权，无法按调度算法对处机进行重新分配，一个程序将一直运行到结束而不会被打断。
7. 说明“栈”和“堆”的差别．答：栈是一块按后进先出（FIFO）规则访问的存储区域，用来实现中断嵌套和子程序调用的参数和返回断点。
操作系统设备管理练习及答案讲解学习
操作系统设备管理练习及答案设备管理练习题(一)单项选得题1．磁盘机属于( )。
A字符设备 B．存储型设备 c．输入输出型设备 D．虚拟设备2．对存储型设备，输入输出操作的信息是以( )为单位传输的。
A．位 B．字节 C．字D．块3．对输入输出设备，输入输出操作的信息传输单位为( )。
A．位 B．字符 C字 D．块4．在用户程序中通常用( )提出使用设备的要求。
A．设备类、相对号 B．设备的绝对号c．物理设备名 D．虚拟设备名5.使用户编制的程序与实际使用的物理设备无关是由( )功能实现的。
A.设备分配 B.设备驱动 c.虚拟设备 D.设备独立性6．启动磁盘执行—次输入输出操作时，( )是硬件设计时就固定的。
A寻找时间 B．延长时间 c．传送时间 D．一次I／O操作的总时间7 ( )调度算法总是从等待访问者中挑选时间最短的那个请求先执行。
A．先来先服务B．最短寻找时间优先 c．电梯 D单向扫描8．通道是一种( )。
A． I／O设备 B．设备控制器c．I／O处理机 D．I／O控制器9．操作系统设置( )，用来记录计算机系统所配置的独占设备类型、台数和分配情况 A．设备分配表 B．设备类表 c设备表 D．设备控制表10．设备的独立性是指( )。
A．设备具有独立执行I／O功能的一种特性 B．用户程序使用的设备与实际使用哪台设备无关的一种特性 c能独立实现设备共享的一种特性 D．设备驱动程序独立于具体使用的物理设备的一种特性11．( )总是从移动臂当前位置开始沿着臂的移动方向去选择离当前移动臂最近的那个柱面的访问者，若沿臂的移动方向无请求访问时，就改变臂的移动方向再选择。
A．先来先服务调度算法 B．最短寻找时间优先调度算法 c．电梯调度算法 D．单向扫描调度算法12．( )是用来存放通道程序首地址的主存固定单元。
A．Psw(程序状态字) B．CcW(通道命令) c．CAw(通道地址字) D．CSW(通道状态字)13．中央处理器执行用户提出的“请求启动外设”的要求时，会产生一个( )。
计算机操作系统(第四版)1-8章 课后答案(全)
第一章操作系统引论1.设计现代OS的主要目标是什么？答：方便性，开放性，有效性，可扩充性2.OS的作用可表现在哪几个方面？答：OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；OS作为计算机系统资的管理者；OS实现了对计算机资源的抽象。
3.为什么说操作系统实现了对计算机资源的抽象？答：OS首先在裸机上覆盖一层1/0设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象；在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。
0s通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。
4·说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：主要动力是提高资源利用率和系统吞吐里，为了满足用户对人一机交互的需求和共享主机。
5.何谓脱机I/O和联机I/O？答：脱机1/0是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或一片上的数据或程序输入到殖带上。
该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。
而耽机1/0方式是指程序和数据的輸入输出都是在主机的直接控制下进行的。
6.试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。
主要表现在：CPU的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。
7.实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？答：关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及寸接收并及时处理该命令，在用户能接受的时采内将结果返回给用户。
解决方法：针对及时接收问题，可以在系统中设路多路卡，健主机能同时接收用户从各个终端上轮入的数据；为每个终端配路缓冲区，暂存用户捷入的命令或教据。
针对反时处理问题，应便所有的用户作业都直接进入内存，并且为每个作业分配一个时间片，允许作业只在自己的时间片内运行，这样在不长的时间内，能使每个作业都运行一次。
U034计算机操作系统教程_第四版_(张尧学著)_清华大学出版社_第4章
(1) 作业调度：又称宏观调度，或高级调度。其主要 任务是按一定的原则对外存输入井上的大量后备作 业进行选择，给选出的作业分配内存、输入输出设 备等必要的资源，并建立相应的进程，以使该作业 的进程获得竞争处理机的权利。另外，当该作业执 行完毕时，还负责回收系统资源。 (2) 交换调度：又称中级调度。其主要任务是按照给 定的原则和策略，将处于外存交换区中的就绪状态 或就绪等待状态的进程调入内存，或把处于内存就 绪状态或内存等待状态的进程交换到外存交换区。 交换调度主要涉及到内存管理与扩充。 (3) 进程调度：又称微观调度或低级调度。其主要任 务是按照某种策略和方法选取一个处于就绪状态的 进程占用处理机。在确定了占用处理机的进程后，
4.3.1 进程调度的功能 进程调度的具体功能可总结如下： (1) 记录系统中所有进程的执行情况 作为进程调度的准备，进程管理模块必须将系统中 各进程的执行情况和状态特征记录在各进程的PCB 表中。并且，进程管理模式根据各进程的状态特征 和资源需求，将各进程的PCB表排成相应的队列并 进行动态队列转接。进程调度模块通过PCB变化来 掌握系统中所有进程的执行情况和状态特征，并在 适当的时机从就绪队列中选择出一个进程占据处理 机。
4.1.2 调度的层次 处理机调度问题实际上也是处理机的分配问题。显 然，只有那些参与竞争处理机所必需的资源都已得 到满足的进程才能享有竞争处理机的资格。这时， 它们处于内存就绪状态。这些必需的资源包括内存、 外设及有关数据结构等。从而，在进程有资格竞争 处理机之前，作业调度程序必须先调用存储管理、 外设管理程序，并按一定的选择顺序和策略从输入 井中选择出几个处于后备状态的作业，为它们分配 内存等资源和创建进程，使它们获得竞争处理机的 资格。
4.1.3 作业与进程的关系 作业可被看作是用户向计算机提交任务的任务实体， 例如一次计算、一个控制过程等。反过来，进程则 是计算机为了完成用户任务实体而设置的执行实体， 是系统分配资源的基本单位。显然，计算机要完成 一个任务实体，必须要有一个以上的执行实体。也 就是说，一个作业总是由一个以上的多个进程组成 的。那么，作业怎样分解为进程呢？首先，系统必 须为一个作业创建一个根进程。然后，在执行作业 控制语句时，根据任务要求，系统或根进程为其创 建相应的子进程，然后，为各子进程分配资源和调 度各子进程执行以完成作业要求的任务。
操作系统教程第5版部分习题答案
操作系统教程第 5 版部分习题答案第一章：一、3、10、15、23、27、353. 什么是操作系统？操作系统在计算机系统中的主要作用是什么？操作系统是管理系统资源、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务,并合理组织计算机工作流程和为用户有效地使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件.主要作用(1)服务用户—操作系统作为用户接口和公共服务程序(2)进程交互—操作系统作为进程执行的控制者和协调者(3)系统实现—操作系统作为扩展机或虚拟机(4)资源管理—操作系统作为资源的管理者和控制者10. 试述系统调用与函数(过程)调用之间的区别。
1)调用形式和实现方式不同；操作系统教程第 5 版部分习题答案(2)被调用的代码位置不同；(3)提供方式不同15. 什么是多道程序设计？多道程序设计有什么特点？多道程序设计是指允许多个作业 (程序)同时进入计算机系统内存并执行交替计算的方法。
从宏观上看是并行的，从微观上看是串行的。
(1)可以提高CPU内存和设备的利用率；( 2) 可以提高系统的吞吐率，使单位时间内完成的作业数目增加；( 3) 可以充分发挥系统的并行性，使设备和设备之间，设备和CPU 之间均可并行工作。
23. 现代操作系统具有哪些基本功能？请简单叙述之。
( 1 )处理器管理；( 2)存储管理；( 3)设备管理；操作系统教程第 5 版部分习题答案（4）文件管理；（5）联网与通信管理。
27. 什么是操作系统的内核？内核是一组程序模块，作为可信软件来提供支持进程并发执行的基本功能和基本操作，通常驻留在内核空间，运行于内核态，具有直接访问计算机系统硬件设备和所有内存空间的权限，是仅有的能够执行特权指令的程序。
35. 简述操作系统资源管理的资源复用技术。
系统中相应地有多个进程竞争使用资源，由于计算机系统的物理资源是xx 和稀有的，操作系统让众多进程共享物理资源，这种共享称为资源复用。
（1）时分复用共享资源从时间上分割成更小的单位供进程使用；（2）空分复用共享资源从空间上分割成更小的单位供进程使用。
《操作系统》课程教学大纲
《操作系统》课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：10411290课程名称（中/英文）：操作系统/Operating System课程类别：专业基础课学分：3.5总学时：56理论学时：48实验/实践学时：8适用专业：数据科学与大数据技术适用对象：本科先修课程：计算机组成与系统结构、java程序设计、数据结构教学环境：多媒体开课学院：计算机与信息工程学院二、课程简介《操作系统》是高校软件工程专业的一门专业核心课，是后续专业课程的理论基础，本课程讲述操作系统的基本原理，主要偏重于操作系统功能与结构的理论分析，对其中的重要算法辅以实验,以加深对理论知识的理解和掌握。
主要内容包括操作系统概论；进程的概念、进程的描述与控制、进程的同步与互斥以及进程管理的常用算法；处理机调度的策略和处理死锁的方法；存储器管理的方案和分配算法以及存储保护和共享；文件系统的运行机制及关键的数据结构；设备与系统的结合方式，设备驱动程序的结构及加载机制。
通过该课程的学习要求学生理解和掌握操作系统的原理和实现方法，培养分析、比较操作系统实现方法优劣的基本能力，加深对操作系统的理解，提高深入编程和借鉴操作系统的设计思想和算法的能力。
本课程主要讲述操作系统的原理，使学生不仅能够从操作系统内部了解操作系统的工作原理，而且可以学到软件设计的思想方法和技术方法。
主要内容包括：操作系统的概论；操作系统的作业管理；操作系统的文件管理原理；操作系统的进程概念、进程调度和控制、进程同步和互斥等；操作系统的各种存储管理方式以及存储保护和共享；操作系统的设备管理原理。
三、课程教学目标2.课程教学目标及其与毕业要求指标点、主要教学内容的对应关系四、教学内容第一章操作系统引论1.主要内容：阐述操作系统的目标和作用；操作系统的发展过程；操作系统基本特性；操作系统主要功能；操作系统的结构设计。
2.基本要求：掌握操作系统的定义；理解操作系统目标、作用和功能；。
3.重点：操作系统的定义与功能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2．设备控制器的功能
（1）接收和识别命令。接收和识别由CPU发送来的各种命 令，并对这些命令进行译码。
（2）交换数据。实现CPU与控制器、控制器与设备之间的 数据交换。
（3）了解和报告设备状态。在控制器中应设立一个状态寄 存器用于记录设备的各种状态，以供CPU使用。
（4）识别地址。系统为每个设备配置一个地址，设备控制 器要能识别这些地址。
操作系统教程
第 4 章 设备管理
4.1 设备管理概述 4.2 输入输出系统 4.3 设备分配与回收 4.4 设备处理 4.5 设备管理采用的技术
4.1 设备管理概述
设备是指计算机系统中的外部设备，它包括外存、 输入设备和输出设备（I/O设备）。设备管理是操作系 统的主要功能之一，它是在多道程序设计环境下，研 究如何让多个用户作业同时使用输入输出设备，充分 发挥设备作用的问题。
1．输入输出通道的概念 输入输出通道是独立于CPU的专门负责输入输出工作
的处理器。它控制设备与内存直接进行数据交换，中央处理 器可以做相应的计算操作，从而使系统获得CPU与外设的并 行处理能力。 2. 输入输出通道的分类 （1）字节多路通道 （2）数据选择通道 （3）数组多路通道
4.2.4 输入输出系统的控制方式
2．按操作特性分 存储设备、输入输出设备
3．按设备共享属性分 独占设备、共享设备、虚拟设备
4．按信息交换单位分 字符设备、块设备
4.2 输入输出系统
4.2.1 输入输出系统的结构 对于不同规模的计算机系统，其输入输出系统的结构
也有差异。通常把输入输出系统的结构分成两大类：微机 输入输出系统和主机输入输出系统。 1．微机输入输出系统
2．主机输入输出系统
当主机所配置的输入输出设备较多时，特别是配有较多
的高速外设时，采用总线型输入输出系统结构会加重CPU与 总线的负担。因此，在这样的输入输出系统中不宜采用单总
线结构，而是增加一级输入输出通道。
I/O通道1
控制器1
设备1 设备2
主机
控制器2
设备3
I/O通道2
控制器3
设备4 设备5
其中，输入输出系统共分为4级：最低级为输入输出设备 ，次低级为设备控制器，次高级为输入输出通道，最高级为 主机。一个通道可以控制一个设备控制器或多个设备控制器 ，而一个设备控制器也可以控制一个设备或多个设备。
3．设备控制器的组成
由于设备控制器处于CPU与设备之间，它既要与CPU 通信，又要与设备通信，还应具有按照CPU发来的命令去控 制设备工作的功能。因此，现有的大多数控制器都是由以下 三部分组成的。 （1）CPU与设备控制器的接口 （2）设备控制器与设备的接口 （3）输入输出逻辑
4.2.3 输入输出通道
② 当用户进程需要向设备输出数据时，也必须同样发出 启动命令启动设备输出，并等待输出操作完成。
程序直接控制方式虽然控制简单，也不需要多少硬件支持 ，但是，程序直接控制方式明显地存在下述缺点： （l）CPU和外围设备只能串行工作。由于CPU处理速度大大高 于外围设备的数据传送和处理速度，所以，CPU的大量时间 都处于等待和空闲状态。这使得CPU的利用率大大降低； （2）CPU在一段时间内只能和一台外围设备交换数据信息，从 而不能实现设备之间的并行工作； （3）由于程序直接控制方式依靠测试设备标志触发器的状态 位来控制数据传送，因此无法发现和处理由于设备或其它硬 件所产生的错误。
引入通道的目的是建立独立的I/O操作，使得不仅数据传 输独立于CPU，数据的传输控制也尽量独立于CPU。引入通 道后，CPU只需向通道发送一条I/O指令，其他工作都由通 道完成，通道工作结束后才向CPU发一个中断信号。
4.2.2 设备控制器
1．设备控制器的概念 设备控制器是CPU与外围设备之间的接口，是一个可
态，直到该操作完成，才能进行下一个操作。程序直接
控制方式的步骤为：
① 当用户需要输入数据时，由处理器向设备控制器发出 一条输入输出指令，启动设备进行输入。在设备输入 数据期间，处理器通过循环执行测试指令不间断地检 测设备状态寄存器的值，当状态寄存器的值显示设备 输入完成时，处理器将数据寄存器中的数据取出，送 入主存指定的存储单元，然后再启动设备去读取下一 个数据。
输入输出系统的控制方式，又称I/O控制方式，是指 CPU何时、怎样去驱动外设，如何控制外设与主机之间的数 据传递。随着计算机技术的发展，输入输出控制方式也在不 断发展，先后出现了四种控制方式：程序直接控制方式、中 断控制方式、直接存储器存取控制方式和通道控制方式。
1．程序直接控制方式
程序直接控制方式也称为“忙—等待”方式，即在一 个设备的操作没有完成时，控制程序一直检测设备的状
2. 设备分配与回收 根据用户提出的输入输出请求，为其分配所需要的设备 ，用户使用完后，回收分配的设备。
4.1.2 设备管理的主要功能
3.虚拟设备 把每次只允许一个进程使用的物理设备，改造为 能同时供多个进程共享的设备。
4.设备处理 实现CPU和设备控制器之间的通信。
4.1.3 设备的分类
1．按从属关系分 系统设备、用户设备
编址设备，每一个地址对应一个设备。设备控制器一般分成 两大类：用于控制字符设备的控制器和用于控制块设备的控 制器。
在微型机和小型机中，设备控制器一般都是做成电路 板的形式，插入主板的总线插槽（也叫扩展槽）内。所以， 它们俗称为“卡”，例如：显示卡、磁盘控制卡、网卡、声 卡以及其他各种外设的适配卡。有些控制器可以处理两个、 四个或八个同类设备。
磁盘驱动器
打印机
CPU
存储器
磁盘 控制器
打印机 控制器
其他 控制器
系统总线
从上图中可以看出，CPU和主存是直接连接到总 线上的。输入输出设备是通过设备控制器连接到总线 上。CPU并不直接与输入输出设备进行通信，而是与 设备控制器进行通信，并通过它去控制相应的设备。 因此，设备控制器是处理器和设备之间的接口。应根 据设备的类型，给设备配置与之相应的控制器，如磁 盘控制器、打印机控制器等。
4.1.1 设备管理的主要任务 设备管理的主要任务是完成用户提出的输入输出请
求，为用户分配输入输出设备，提高CPU与输入输出 设备的利用率，提高输入输出设备的速能
1. 缓冲管理 管理好各种类型的缓冲区，协调各类设备的工作速度 ，提高系统的使用效率。