設(shè)備管理

　　一、輸入輸出操作(要求達(dá)到“識記”層次)

　　1、什么是輸入輸出操作：主存儲器與外圍設(shè)備之間的信息傳送操作稱為輸入輸出操作。

　　2、對于存儲型設(shè)備，輸入輸出操作的信息傳輸單位為“塊”。對輸入輸出型設(shè)備，輸入輸出操作的信息傳輸單位為“字符”。

　　二、獨占設(shè)備和共享設(shè)備(識記)

　　1、獨占設(shè)備是指每次只能供一個作業(yè)執(zhí)行期間單獨使用的設(shè)備。如輸入機、磁帶機、打印機等。

　　2、共享設(shè)備是指允許幾個作業(yè)執(zhí)行期間可同時使用的設(shè)備。共享設(shè)備的“同時使用”的含義是指多個作業(yè)可以交替啟動共享設(shè)備，其實是當(dāng)一個用業(yè)正在使用設(shè)備時其他作業(yè)暫不能使用，即每一時刻仍只有一個作業(yè)占用，但當(dāng)一個作業(yè)正在使用設(shè)備時其他作業(yè)就可使用。

　　三、獨占設(shè)備的分配(領(lǐng)會)

　　1、獨占設(shè)備的絕對號與相對號

　　這和絕對地址/相對地址的概念類似。絕對號就是將每一臺設(shè)備確定一個編號(相當(dāng)于一個絕對地址)。相對號就是為了用戶程序的方便而設(shè)的，在用戶請求使用時，采用“設(shè)備類-相對號”來提出使用設(shè)備要求。由系統(tǒng)建立絕對號與“設(shè)備類-相對號”之間的關(guān)系，就能正確啟用設(shè)備了。

　　2、設(shè)備的指定方式

　　1) 設(shè)備絕對號：系統(tǒng)為每一個設(shè)備確定一個唯一的編號。

　　2)設(shè)備相對號：不具體指定是哪臺設(shè)備，只說明要某類設(shè)備多少臺，這樣可以由系統(tǒng)靈活分配。

　　3)設(shè)備獨立性：采用“設(shè)備類、相對號”方式使用設(shè)備時，用戶編程時使用的設(shè)備與實際使用哪臺設(shè)備無關(guān)，這就是“設(shè)備獨立性”。

　　4)如何實現(xiàn)獨占性設(shè)備分配：對于獨占性設(shè)備，系統(tǒng)采用“靜態(tài)分配”的策略，就是當(dāng)一個作業(yè)所需使用的獨占設(shè)備能得到滿足時，該作業(yè)才能被裝入主存儲器執(zhí)行。

　　在操作系統(tǒng)中，設(shè)置“設(shè)備分配表”來記錄計算機系統(tǒng)所配置的獨占設(shè)備類型、臺數(shù)和分配情況等。設(shè)備分配表由“設(shè)備類表”和“設(shè)備表”兩部分組成。通過查表和修改表的操作完成設(shè)備分配工作。

　　四、磁盤的驅(qū)動調(diào)度(領(lǐng)會)

　　1、 磁盤的結(jié)構(gòu)

　　還記得小學(xué)時的作業(yè)嗎?秒，分，小時?)這也一樣，扇區(qū)套在磁道里，磁道套在柱面里，柱面套在一個磁盤里。接下來的問題就是被除數(shù)=除數(shù)×商+余數(shù)了。明白了嗎?

　　2、訪問磁盤的操作時間

　　3、磁盤的驅(qū)動調(diào)度：系統(tǒng)決定等待磁盤訪問者的執(zhí)行次序的工作就是磁盤的“驅(qū)動調(diào)度”。

　　4、對磁盤進行驅(qū)動調(diào)度的目的：有利于系統(tǒng)效率的提高。

　　5、磁盤調(diào)度分為移臂調(diào)度和旋轉(zhuǎn)調(diào)度。

　　6、移臂調(diào)度算法包括以下四種：

　　1) 先來先服務(wù)算法;

　　根據(jù)訪問者提出訪問請求的先后次序來決定執(zhí)行次序。

　　2) 最短尋找時間優(yōu)先調(diào)度算法;

　　從等待的訪問者中挑選尋找時間最短的那個請求執(zhí)行，而不管訪問者的先后次序。

　　3) 電梯調(diào)度算法;

　　從移動臂當(dāng)前位置沿移動方向選擇最近的那個柱面的訪問者來執(zhí)行，若該方向上無請求訪問時，就改變移動方向再選擇。

　　4) 單向掃描調(diào)度算法。

　　從0柱面開始往里單向掃描，掃到哪個執(zhí)行哪個。

　　7、信息的優(yōu)化分布：知道信息在磁盤上排列不一定是按順序最優(yōu)，對于一些能預(yù)知處理要求的信息采用優(yōu)化分頁可以縮短輸入輸出操作時間，提高系統(tǒng)效率。

　　五、外圍設(shè)備的啟動(識記)

　　1、通道(channel)：計算機系統(tǒng)中能夠獨立完成輸入輸出操作的硬件裝置。是CPU與設(shè)備的橋梁。

　　注解：CPU并不直接操作外圍設(shè)備，他連接通道(I/O處理機)，通道連接設(shè)備控制器，設(shè)備控制器連接設(shè)備。CPU只需把“I/O”設(shè)備啟動，并給出相關(guān)的操作要求。然后就由通道來處理輸入輸出事宜，做完后報告CPU。

　　2、通道地址字(CAW)和通道狀態(tài)字(CSW)

　　用來存放通道程序首地址的主存固定單元稱為“通道地址字”。

　　通道狀態(tài)字：用于記錄通道和設(shè)備執(zhí)行情況的主存單元。

　　3、I/O中斷：是指中央處理器和通道協(xié)調(diào)工作的一種手段。通道借助I/O中斷請求CPU進行干預(yù)，CPU根據(jù)產(chǎn)生的I/O中斷事件了解輸入輸出操作的執(zhí)行情況，I/O中斷事件是由于通道程序的執(zhí)行或其他外界原因引起的，對通道操作而言，當(dāng)操作正常結(jié)束或異常結(jié)束(如設(shè)備故障、設(shè)備特殊情況引起異常結(jié)束)形成I/O中斷，由CPU根據(jù)相應(yīng)情況分別處理。

　　六、虛擬設(shè)備SPOOL系統(tǒng)(領(lǐng)會)

　　1、實現(xiàn)虛擬設(shè)備的目的：用一種物理設(shè)備模擬另一類物理設(shè)備，使各作業(yè)在執(zhí)行期間只使用虛擬的設(shè)備而不直接使用物理的獨占設(shè)備。這種技術(shù)可使獨占的設(shè)備變成可共享的設(shè)備，使得設(shè)備的利用率和系統(tǒng)效率都能得到提高。

　　2、實現(xiàn)虛擬設(shè)備的硬件條件：大容量磁盤;中斷裝置和通道;中央處理器與通道并行工作的能力。

　　實現(xiàn)虛擬設(shè)備的軟件條件是要求操作系統(tǒng)采用多道程序設(shè)計技術(shù)。

　　3、虛擬設(shè)備的實現(xiàn)原理：對于多道程序，輸入時將一批作業(yè)的信息通過輸入設(shè)備預(yù)先傳送到磁盤上。輸出時將作業(yè)產(chǎn)生的結(jié)果也全部暫時存在磁盤上而不直接輸出，直到一個作業(yè)得到全部結(jié)果而執(zhí)行結(jié)束時再行輸出。這樣在執(zhí)行過程中，不需要使用輸入機和打印機。因此在配置一臺輸入機和打印機的情況下，可以讓多個作業(yè)同時執(zhí)行，并且各個作業(yè)請求輸入信息和輸出結(jié)果的要求都能及時得到滿足和實現(xiàn)。

　　4、SPOOL系統(tǒng)的組成和實現(xiàn)：

　　井：為實現(xiàn)虛擬設(shè)備在磁盤上劃出的專用存儲空間，用于存放作業(yè)的初始信息和執(zhí)行結(jié)果。

　　SPOOL系統(tǒng)由三部分程序組成：

　　1、預(yù)輸入程序。通過該程序把作業(yè)流中每個作業(yè)的初始信息傳送到輸入井保存，以備作業(yè)執(zhí)行時使用。

　　2、井管理程序：根據(jù)作業(yè)的請求，保證作業(yè)正確及時地從“井”中讀取或?qū)懗鲂畔ⅰ?/P>

　　3、緩輸出程序。它負(fù)責(zé)查看“輸出井”中是否有待輸出的結(jié)果信息，若有則啟動打印機把作業(yè)結(jié)果輸出。

　　4、spool系統(tǒng)可以縮短作業(yè)執(zhí)行時間的原因。

　　作業(yè)的執(zhí)行時間是指作業(yè)被裝入主存儲器到產(chǎn)生全部結(jié)果所需要的時間。在SP在SPOOL系統(tǒng)控制下，作業(yè)執(zhí)行時從磁盤上讀/寫信息代替低速的輸入機和打印機的讀/寫操作，信息傳送的速率顯然是快得多。因此作業(yè)的執(zhí)行時間就縮短了。

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