第五章设备管理通道缓冲技术
(完整版)操作系统知识点整理
第一章 操作系统引论
操作系统功能：
1. 资源管理：协调、管理计算机的软、硬件资源，提高其利用率。
2. 用户角度：为用户提供使用计算机的环境和服务。
操作系统特征：1.并发性：指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。
2.共享性：资源可供内存中多个并发执行的进程(线程)共同使用
3.虚拟性：是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物
在操作系统中，虚拟的实现主要是通过分时使用的方法。
4.异步性：进程是以人们不可预知的速度向前推进，此即进程的异步性
客户/服务器模式的优点：
1.提高了系统的灵活性和可扩充性
2.提高了OS的可靠性
3.可运行于分布式系统中
微内核的基本功能：
进程管理、进程间通信、存储器管理、 低级I/O功能。
第二章 进程
程序和进程区别： 程序是静止的，进程是动态的，进程包括程序和程序处理的对象
程序顺序执行：顺序性，封闭性，可再现性
程序并发执行：间断性，无封闭性，可再现性
进程： 1.进程是可并发执行的程序的一次执行过程；
2.是系统进行资源分配和调度的一个独立的基本单位和实体；
3.是一个动态的概念。
进程的特征： 1.动态性：
进程是程序的一次执行过程具有生命期；
它可以由系统创建并独立地执行，直至完成而被撤消
2.并发性；
3.独立性；
4.异步性；
进程的基本状态：
1.执行状态；
2.就绪状态；
3.阻塞状态；
进程控制块PCB： 记录和描述进程的动态特性，描述进程的执行情况和状态变化。
是进程存在的唯一标识。
进程运行状态： 1.系统态 （核心态，管态） 具有较高的访问权，可访问核心模块。
2.用户态 （目态 ） 限制访问权
进程间的约束关系：
操作系统的学习总结
操作系统的学习总结
操作系统的学习总结
操作系统的学习总结一
经过一天半的战斗，终于把操作系统概论这本书给拿下了。对于曾经专业课学过一些电脑硬件知识的我来说，这本书更加吸引我，以前一些听过的名词或高大上的词语在这本书上被详细介绍了，看的非常有收获。下面来总结下自己的收获：
首先第一章引论，在这里首先介绍了计算机系统，包括了软件和硬件两部分。
接下来就是第一章的重点：操作系统。如下图：
当前流行的操作系统有windows、unix、linux等。微软的windows系统经历了一个从简单到复杂，从低级到高级的过程；从ms-dos---windows3---windows95---windows98---windowsnt---windows2000，再到现在win7、8甚至win10，微软始终在进步。unix是一个通用的交互式分时操作系统，有at&t公司下属的bell实验室开发，在诞生后，源代码就一直公开，用户可以参与到unix的升级中。unix的特点：1.短小精悍；2.可装卸的多层次文件系统；3.可移植性好；4.网络通信功能强。linux是网络时代的产品，继承于unix，并做了很多改进。
第一章总领了全书，后面的二三四五六章都是讲的计算机的各种管理，总结如下图：
在这里我把每章中的重点用红色的颜色标记出来了，这样在精读的时候就可以有重点的向外扩散，抓住考点，征服考试。第一遍阅读画的有点粗糙，在精读的时候再大大的丰富下。
操作系统学习总结2
这里的设备指的是i/o设备，即冯若依曼所提出的计算机五大部件的输入/输出部件，在五大部件中占其二，可想其重要行了，现在，开始我的总结之旅了
i/o系统可以分为：微机i/o设备和主机i/o设备。这两个之间的区别和联系，我还是不太清楚。感觉微机i/o比主机i/o要简单。
对i/o系统的管理有以下几种管理方式：
程序控制方式：这种方式好比学51单片机编汇时反复去检测一个端口是否有要求的信号来一样，简单，但对cpu利用率太太太太太低了。
计算机操作系统(汤小丹等,第三版)课后答案
第四章 存储器管理
1. 为什么要配置层次式存储器？
这是因为：
a.设置多个存储器可以使存储器两端的硬件能并行工作。
b.采用多级存储系统，特别是Cache技术，这是一种减轻存储器带宽对系统性能影响的最佳结构方案。
c.在微处理机内部设置各种缓冲存储器，以减轻对存储器存取的压力。增加CPU中寄存器的数量，也可大大缓解对存储器的压力。
2. 可采用哪几种方式将程序装入内存？它们分别适用于何种场合？
将程序装入内存可采用的方式有：绝对装入方式、重定位装入方式、动态运行时装入方式；绝对装入方式适用于单道程序环境中，重定位装入方式和动态运行时装入方式适用于多道程序环境中。
3. 何为静态链接？何谓装入时动态链接和运行时动态链接？
a.静态链接是指在程序运行之前，先将各自目标模块及它们所需的库函数，链接成一个完整的装配模块，以后不再拆开的链接方式。
b.装入时动态链接是指将用户源程序编译后所得到的一组目标模块，在装入内存时，采用边装入边链接的一种链接方式，即在装入一个目标模块时，若发生一个外部模块调用事件，将引起装入程序去找相应的外部目标模块，把它装入内存中，并修改目标模块中的相对地址。
c.运行时动态链接是将对某些模块的链接推迟到程序执行时才进行链接，也就是，在执行过程中，当发现一个被调用模块尚未装入内存时，立即由OS去找到该模块并将之装入内存，把它链接到调用者模块上。
4. 在进行程序链接时，应完成哪些工作?
a.对相对地址进行修改
b.变换外部调用符号
6. 为什么要引入动态重定位?如何实现?
a.程序在运行过程中经常要在内存中移动位置，为了保证这些被移动了的程序还能正常执行，必须对程序和数据的地址加以修改，即重定位。引入重定位的目的就是为了满足程序的这种需要。
b.要在不影响指令执行速度的同时实现地址变换，必须有硬件地址变换机构的支持，即须在系统中增设一个重定位寄存器，用它来存放程序在内存中的起始地址。程序在执行时，真正访问的内存地址是相对地址与重定位寄存器中的地址相加而形成的。
天大《操作系统原理》学习笔记五
操作系统原理—学习笔记五
主 题： 《操作系统原理》学习笔记
内 容：
《操作系统原理》学习笔记五
——设备管理
输入设备和输出设备在主机之外，它们统称为外部设备、外围设备。外部设备是计
算机与外部世界进行信息交换的装置。设备管理是指对计算机系统中除处理机和主存储
器以外的所有其它设备的管理。
一、设备分类和设备管理功能：
目前的计算机系统，特别是大型计算机都配置有多种设备，它们大部分是用于完成
输入输出（I/O）工作。
有的是做为外存储器保存文件信息。
这些设备需要按照不同的种类进行管理和提供给用户使用，操作系统的设备管理提
供了有关的功能。
1、设备的分类
从数据的传输和组织特性分为两类：
l 块设备。以一定大小的数据块为单位输入输出数据的，并且在设备中的数据也
是以 物理块为单位进行组织和管理的。
l 字符设备。以字符为单位输入输出数据的设备，并且以字符为单位对设备中的
信息进行组织和处理。
设备按其所属关系分为：
l 系统设备。在操作系统生成时已登记在系统中的标准设备称为系统设备。
l 用户设备。在系统生成时并未登记到系统中，由用户根据其运行需要向系统提
供的设备称为用户设备。
设备的处理程序也是由用户提供的。
从系统对资源分配的角度分为：
l 独占设备。由一个用户作业独占。
l 共享设备。同时分配给多个用户作业共享使用。
l 虚拟设备。使用虚拟技术把独占设备改造成共享设备。
2．设备管理的设计目标
2.1向用户提供使用设备的方便、统一的接口。
面对用户把设备复杂的物理特性屏蔽起来，由操作系统承担起对设备的控制和管
理。向用户提供一个使用设备的统一接口。
2.2设备独立于用户程序。
用户程序不能直接对物理设备进行操作。
操作系统把物理设备逻辑化，仅向用户提供逻辑设备。
用户在程序中使用的是逻辑设备，由操作系统建立逻辑设备与物理设备的联系。
这种特性称为设备无关性
2.3充分提高设备利用率和工作效率
使设备和处理机能够做到高度的并行工作。 操作系统原理—学习笔记五
OS(2)复习整理
操作系统（下）
第四章 存储器管理
1、存储管理的主要功能：地址转换（地址映射）、存储器的分配和回收、存储保护、存储扩充。
2、存储器的层次：最高层为CPU寄存器、中间为主存、最底层为辅存。
寄存器和主存储器又被称为可执行存储器。进程可以在很少的时钟周期内使用一条指令对可执行存储器进行访问，但对辅存的访问则需要通过I/O设备来实现。
3、可重定位装入方式：在多道程序环境下，所得到的目标模块的起始地址通常是从0开始的，程序中的其他地址也都是由起始地址计算的，此时应采用可重定位装入方式，根据内存的当前情况，将装入模块装入到内存的适当位置。在采用可重定位装入程序将装入模块装入内存后，会使装入模块中的所有逻辑地址与实际装入内存的物理地址不同。把在装入时对目标程序中指令和数据的修改过程称为重定位，又因为地址变换通常是在装入时一次完成的，以后不再改变，故称为静态重定位。
动态运行时装入方式：在运行过程中装入模块在内存中的位置可能要经常改变，此时就应采用动态运行时装入方式。动态运行时的装入程序在把装入模块装入内存后，并不立即把装入模块中的相对地址转换为绝对地址，而是把这种地址转换推迟到程序真正要执行时才进行。
【动态重定位：在动态运行时装入的方式中，作业装入内存后的所有地址都是相对地址，将相对地址转换为物理地址的工作被推迟到程序指令真正执行时进行。为使地址转换不会影响到指令的执行速度，须在系统中增设一个重定位寄存器，用来存放程序（数据）在内存中的起始地址。程序在执行时，真正访问的内存地址是相对地址和重定位寄存器中的地址相加而成的。】
4、根据链接时间不同，链接分为：静态链接；装入时动态链接；运行时动态链接（对某些目标模块的链接是在程序执行中需要该目标模块时，才对它进行的链接，这样不仅可以加快程序的装入过程，而且可以节省大量的内存空间。
5、连续、离散、虚拟分配方式。
6、连续分配方式：单一连续分配、固定分区分配、动态分区分配、动态重定位分区分配。
计算机操作系统课后题参考答案
计算机操作系统课后题参考答案(总6页)
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This document is for reference only-rar21year.March 第一章 操作系统引论
1．设计现代OS的主要目标是什么
答：（1）有效性 （2）方便性 （3）可扩充性 （4）开放性
2．OS的作用可表现在哪几个方面
答：（1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口
（2）OS作为计算机系统资源的管理者
（3）OS实现了对计算机资源的抽象
12．试从交互性、及时性以及可靠性方面，将分时系统与实时系统进行比较。
答：（1）及时性：实时信息处理系统对实时性的要求与分时系统类似，都是以人所能接受
的等待时间来确定；而实时控制系统的及时性，是以控制对象所要求的开始截止时间或完成
截止时间来确定的，一般为秒级到毫秒级，甚至有的要低于100微妙。
（2）交互性：实时信息处理系统具有交互性，但人与系统的交互仅限于访问系统中某
些特定的专用服务程序。不像分时系统那样能向终端用户提供数据和资源共享等服务。
（3）可靠性：分时系统也要求系统可靠，但相比之下，实时系统则要求系统具有高度
的可靠性。因为任何差错都可能带来巨大的经济损失，甚至是灾难性后果，所以在实时系统
中，往往都采取了多级容错措施保障系统的安全性及数据的安全性。
13．OS有哪几大特征其最基本的特征是什么
答：并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征；最基本的特征是并发性。
14．处理机管理有哪些主要功能它们的主要任务是什么
答：处理机管理的主要功能是：进程管理、进程同步、进程通信和处理机调度；
进程管理：为作业创建进程，撤销已结束进程，控制进程在运行过程中的状态转换。
进程同步：为多个进程（含线程）的运行进行协调。
通信：用来实现在相互合作的进程之间的信息交换。
处理机调度：
（1）作业调度。从后备队里按照一定的算法，选出若干个作业，为他们分配运行所需
0操作系统习题集h
操作系统习题
第一章 操作系统引论
1． 设计现代OS的主要目标是什么？
2． OS的作用可表现在哪几个方面？
3． 试说明推动多道批处理系统形成和发展的主要动力是什么。
4． 何谓脱机I/O和联机I/O？
5． 实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？
6． 为什么要引入实时操作系统？
7． 试在交互性、及时性以及可靠性方面，将分时系统与实时系统进行比较。
8． OS有哪几大特征？其最基本的特征是什么？
9． 处理机管理有哪些主要功能？它们的主要任务是什么？
10． 内存管理有哪些主要功能？它们的主要任务是什么？
11． 设备管理有哪些主要功能？其主要任务是什么？
12． 文件管理有哪些主要功能？其主要任务是什么？
13． 是什么原因使操作系统具有异步性特征？
14． 何谓微内核技术？在微内核中通常提供了哪些功能？
第二章 进程管理
1． 程序并发执行，为什么会失去封闭性和可再现性？
2． 试画出下面四条语句的前趋图：
S1：a：=x+y；
S2：b：=z+1；
S3：c：=a-b；
S4：w：=c+1；
3． 为什么程序并发执行会产生间断性特征？
4． 在操作系统中为什么要引入进程概念？它会产生什么
样的影响？ 5． 试从动态性、并发性和独立性上比较进程和程序。
6． 试说明PCB的作用，为什么说PCB是进程存在的惟一
标志？
7． 试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因。
8． 在进行进程切换时，所要保存的处理机状态信息有哪
些？
9． 试说明引起进程创建/撤消的主要事件。
10． 在创建/撤消一个进程时所要完成的主要工作是什么？
11． 试说明引起进程阻塞或被唤醒的主要事件是什么？
12． 进程在运行时，存在哪两种形式的制约？并举例说明
之。
13． 同步机构应遵循哪些基本准则？为什么？
14． 如何利用信号量机制来实现多个进程对临界资源的互
斥访问？并举例说明之。
15． 在生产者-消费者问题中，如果缺少了signal(full)或
第5章设备管理.docx
第 5 章 设备管理
1．设备通常有哪几种分类方法？可以分为哪几种类型？
【解答】从不同的角度，可以对设备进行不同的分类。
（ 1） 按使用特性分类：存储设备、输入/输出设备
（ 2） 按传输速率分类：低速设备、中速设备、高速设备
（ 3）按信息传输单位分类：块设备、字符设备
（ 4）按资源分配方式分类：独占设备、共享设备、虚拟设备
2．数据传输控制方式有哪几种？各有什么特点？
【解答】数据传输控制方式有 4 种，即程序直接控制方式、中断控制方式、 DMA 方式、通道控制方式。
（ 1）程序直接控制方式。又称为“忙等”方式或“查询”方式。该方式在启动设备进行一次 I/O 操作前，要执行一个循环查询程序，反复查询外设状态，直至查得外设状态
为“空闲”时为止。该方式的优点是控制简单，也不需要多少硬件支持，但 CPU 和外设只
能串行工作，使 CPU 的利用率大大降低； CPU 在一段时间内只能和一台外设交换数据信
息，从而不能实现设备之间的并行工作；由于程序直接控制方式依靠测试设备的状态来控
制数据传送，因此，无法发现和处理因设备或其他硬件所产生的错误。所以，程序直接控
制方式只适合用于那些 CPU 执行速度较慢且外设较少的系统。
（2）中断控制方式。该方式在进行 I/O 时， CPU 向控制器发出 I/O 命令后，由控制器
控制外设操作， CPU 转去执行其他任务， CPU 与外设并行工作，当外设完成 I/O 操作后向
CPU 发送中断信号， CPU 执行中断处理程序进行 I/O 的善后处理。该方式的优点是能实现
CPU 与设备以及设备与设备之间的并行操作， CPU 利用率较程序直接控制方式大大提高；
但由于 I/O 控制器的数据缓冲寄存器装满数据后将会发出中断，且数据缓冲寄存器通常较
小，因此在一批数据传送过程中发生中断次数较多而耗去大量 CPU 时间；如果系统中配置
操作系统-第五章设备管理
操作系统-第五章设备管理
第五章设备管理
一、选择题
1、为了提高设备分配的灵活性，用户申请设备时应指定（）号。
A、设备类相对
B、设备类绝对
C、相对
D、绝对
2、下列叙述，正确的一条是（）
A.在设备I/O中引入缓冲技术的目的是为了节省内存
B.指令中的地址结构和外存容量是决定虚存作业地址空间的两个因素
C.处于阻塞状态的进程被唤醒后，可直接进入运行状态
D.在请求页式管理中，FIFO置换算法的内存利用率是较高的
3、使用户所编写的程序与实际使用的物理设备无关，这是由设备管理的（）功能实现的。
A ．设备独立性
B ．设备分配
C ．缓冲管理
D ．虚拟设备
4、通道是一种（）
A.保存I/O信息的部件
B.传输信息的电子线路
C.通用处理器
D.专用处理器
5、系统利用 SPOOLING技术实现（）
A.对换手段
B虚拟设备
C.系统调用 D.虚拟存储
6、CPU与通道可以并行执行，并通过（）实现彼此间的通讯和同步。
A.I/O指令
B.I/O中断
C.I/O指令和I/O中断
D.操作员
7、缓冲技术中的缓冲池在（）中。
A.主存
B.外存
C.ROM
D.寄存器
8、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
9、系统调用是（）
A 一条机器指令
B 提供编程人员的接口
C 中断子程序包 D用户子程序
10、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的处理速度
C.提高CPU与设备之间的并行程度
D.降低计算机的硬件成本
11、使用户所编制的程序与实际使用的物理设备无关，这是指设备管理的( )功能实现的。
A.设备独立性 B.设备分配
C.缓冲管理
D.虚拟设备
12、打印机属于（）设备。
A.高速设备
B.低速设备
C.中速设备
D.块设备
13、从下面关于设备属性的论述中，选择出正确的论述。（
计算机操作系统第五章设备管理复习资料
1 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。