操作系统03-IO设备管理

1. 中断源指的就是中断请求，所谓中断字是指中断请求的编号。

2. 内存不足时候，OS可以采取“内存紧缩”进行改善。

3. 进程控制块PCB组织管理一般采用线性方式。

4. 7个状态模型增加就绪挂起和阻塞挂起的状态：1提高效率 2 提供足够的内存 3有利于调试

5. 生产者和消费者模型包含：生-消费必须同步，生-消费必须互斥，生-生必须互斥，消费-消费必须互斥。

6. 周转时间计算，是各个进程的周转时间/进程数量。

7. Fork 是复制函数，调用一次但是返回两次。

8. 作业响应比=（等待+执行时间）/执行时间

9. 进程的TS指令是公共布尔变量TR UR表示在占用，false 是闲置。

   SAVE是临资源访问过程中的临界区，

   lock=FALSE语向是临界资源访间过程中的退出区

   Leave语句是临界资源访问过程中的剩余区。

10. 按信息交换单位来进行分类：块设备（例如磁盘）+字符设备（例如键盘）

11. 磁盘读写是以块未单位，通常磁盘的I/O控制主要采用DMA方式。DMA成为成组数据传送方式。键盘的读写是字符为范围，通常键盘的IO采用中断方式。

12. 操作系统设置设备管理功能的主要目的是方便用户管理设备。

13. 设备管理的主要任务
    缓冲区管理	通过缓冲技术匹配高、低速设备交换数据 匹配不同速度的外部设备
    设备分配	协调技术避免设备冲突
    设备处理
    虚拟设备	通过虚拟技术将一台独占设备虚拟成多台逻辑设备，提高设备并发度
    独立性
    保证用户安全正确的使用设备

14. 【与设备无关的系统软件】的工作是：提供一致的系统调用。（为用户进程提供一个管理IO功能的接口，这个接口对所有的设备都是相同）

15. 采用中断技术进行设备控制管理，可以让CPU和外设大部分时间并行工作，提高了系统的效率

16. 设备独立层

    实现用户程序和设备驱动器统一的接口、设备命令、设备保护、设备分配等。

17. IO设备管理中，引入缓冲技术的主要是因为 匹配不同外部设备的传输速度。

18. 设备分配的主要数据接口及分配顺序是：系统设备表→设备控制表→控制器控制表。

19. 程序直接控制方式：利用输入或输出指令询问一台设备的忙或闲标志位。

20. CPU和外设在带部分时间内并行工作，当CPU启动外设后，不需要去查询工作状态，可以继续执行程序，是程序中断方式。

21. 一个独立CPU的专门IO控制处理机，控制设备和内存直接进行数据交换。他有自己的指令和程序是指通道控制方式。

22. 信息交换方式设置为三种通道：选择通道、字节多路通道、数组多路通道。

23. 设备保护	软件层
    提供与设备无关的逻辑块
    独占设备的分配和释放
    统一命名	硬件层
    缓冲
    存储设备的块分配
    出错处理

24. 设立设备独立层的主要目的是：屏蔽IO设备驱动的多样性，便于用户使用。

25. 用户使用外部设备，控制设备的命令传递途径未：用户应用层→设备独立层→设备驱动层→设备硬件。

26. I/O软件系统分为如下4个层次：①中断处理程序；②设备驱动程序；③与设备无关的操作系统I/O软件；④用户级I/O软件。

27. 

28. 程序直接控制方式的构成	状态寄存器 数据寄存器 控制寄存器
    中断控制方式的构成	数据寄存器、地址寄存器、中断请求寄存器 控制寄存器 触发寄存器
    DMA控制方式	源地址寄存器 目标地址寄存器 传输计算器
    通道方式	通道、数据、地址译码器

    通道控制方式的传送结构的构件：字节多路+数据多路+设备选择通道

29. 设备触发器是中断控制方式的构件。

30. 内存是可重用资源；时钟是不可重用。

31. 饥饿是：相关进程没有阻塞，但是调度被无限退后。

32. 设备分配需要考虑：设备固有属性、设备分配算法、设备分配的安全性、设备的独立性。

33. 通道类型：字节多路通道，数据选择通道，数组多路通道。

34. OS在进行设备分配时需要根据算法进行查找相应的数据结构，包含：系统上设备表，设备控制表，控制器控制表，通道控制表。

35. 设备分配通常采用先来先服务和高优先级优先。

36. 独占设备为独享设备，一段时间只允许一个进程使用的设备：打印机、扫描仪、时钟发生器。

37. 中断控制方式的关键部件	中断控制器 地址总线和数据总线 设备控制器	当I/O设备就绪时，向CPU发出中断请求信号，使CPU暂停当前任务并处理中断请求。在此期间，设备能够自主进行数据传输，并且可以与CPU并行运行，提高了系统效率。
    程序直接控制方式的的关键部件	设备状态寄存器 地址总线和数据总线 设备控制寄存器 设备数据缓冲区 地址译码器 关键词是轮询，cpu向控制器发出指令后，会一直轮询检查数据是否准备好（通过状态寄存器）
    通道	通道是一个特殊功能的处理器，它有自己的指令和程序，可以实现对外围设备的统一管理和外围设备与内存之间的数据传送。减少数据输入输出对整个系统运行效率的影响。

38. SPOOLing系统含义为同时的外部设备联机操作，也称假脱机技术。三大组成部分：输入和输出井；输入缓冲和输出缓冲，输入进程和输出进程。

39. 计算机IO系统系统硬件结构包含：适配器和接口部件、设备控制器、设备硬件。

40.  通道控制表(CHCT)中包含通道标识、通道忙闲标记、控制器控制表COCT指针、通道等待队列首指针和通道等待队列尾指针。

41.  系统设备表 (SDT)包括设备类型、设备标识、获得设备的进程号和设备控制表(DCT)指针。故选择ABCD选项。设备等待队列指针属于设备控制表的内容。

42.  设备控制表(DCT)中包含设备类型、设备标识、设备忙/闲标记、COCT(控制器控制表)指针备等待队列手指针和设备等待队列尾指针。获得设备的进程号属于系统设备表的内容。
43. 提高文件系统的性能的有:块高速缓存、磁盘驱动调度和目录项分解法。
44. 实现DMA控制方式需要DMA控制器、地址总线和数据总线。
45. 实现通道控制方式需要关键的软硬件部件有通道控制器、设备控制器、通道程序代码与地址总线和数据总线。
46. 外存设备控制器：光盘、磁带、磁盘；
47.  通道是一个特殊功能的处理器，它有自己的指令和程序，可以实现对外围设备的统一管理和外围设备与内存之间的数据传送。通道具有以下功能:(1)接受CPU的指令，按指令要求与指定的外围设备进行通信;(2)从内存读取属于该通道的指令，并执行通道程序，向设备控制器和设备发送各种命令。(3)组织外围设备和内存之间进行数据传送、并根据需要提供数据缓存的空间，以及提供数据存入内存的地址和传送的数据邮(4)从外围设备得到设备的状态信息，形成并保存通道本身的状态信息，根据要求将这些状态信息送到内存的指定单元，供CPU使用。(5)将外围设备的中断请求和通道本身的中断请求，按序及时报告CPU。
48.  在程序控制IO方式中，输出设备的主要作用是通过输出设备输出数据，若输出设备向处理机返回“准备就绪”信亏，则表示输出缓冲区已空或者可以问输出缓冲以写数据，CPU以向输出设备再次提供输出的数据。