操作系统（孟庆昌）课后答案——第七章 输入输出管理

1 什么是存储设备？什么是输入输出设备？UNIX系统中对设备怎样分类？

存储设备也称外存，他们是计算机用来存储信息的主要设备。
输入设备是计算机用来接受来自外部世界信息的设备
输出设备是计算机将加工处理好的信息送向外部世界的设备。
UNIX系统按照工作特性设备分为块设备和字符设备
块设备：在存储设备上存储的信息，在物理上往往是按固定大小的块组织的，每块都有自己的地址。因此这类设备也叫块设备。
字符设备：由于输入输出设备上的信息往往是以字符为单位组织的，所以这种设备也叫字符设备。

2 UNIX系统中主次设备号各代表什么含义

主设备号代表设备类型
次设备号代表同类设备中的相对序号

3 为什么要引入缓冲技术？

引入缓冲技术的主要目的在于改善 CPU 与 I/O 设备之间速度不匹配的矛盾，减少对 CPU 的中断频率，放宽 CPU 对中断响应时间的限制，提高 CPU 和 I/O 设备之间的并行性。

4 操作系统中设备管理的功能是什么？

监视设备状态，进行设备分配，完成IO操作，缓存管理与地址分配

5 设备驱动程序的主要功能是什么

设备驱动程序是 I/O 系统中与物理设备密切相关的软件，它能够使特定的硬件和软件与操作系统建立联系，让操作系统能够正常运行并启用该设备。所有与设备细节有关的代码都集中在设备驱动程序中， 每个设备驱动程序只处理一种型号的设备，或者处理一类紧密相关的设备。

6 I/O 控制可用哪几种方式实现？各有何优缺点？

一般把 I/O 控制方式分为程序直接控制方式、程序查询方式、程序中断控制方式、直接存储访问（ DMA ）控制方式、独立通道方式
程序直接控制方式最为简单，但只能应用于外设已经准备的状态下。
程序查询方式要花费大量时间去查询外设状态，浪费CPU。
程序中断控制方式优点是大大提高了 CPU 的利用率。但中设备每传输一个单位的数据， CPU 都要对其进行一次中断处理， 仍占用 CPU 时间。若系统支持的 I/O设备很多， CPU 仍将陷入繁忙的 I/O 事务处理中。
直接存储访问 I/O 控制方式它比中断驱动方式，减少了 CPU 对 I/O 的干预，进一步提高了 CPU 和 I/O 设备的并行能力。只能完成简单的数据传输，不能满足更复杂的 I/O 操作要求。
独立
通道控制方式可以做到一个通道控制多台设备与内存交换数据，从而进一步减轻CPU 的工作负担，增加了计算机系统的并行工作程度，使现代计算机系统功能不断完善、性能不断提高。增加额外进程开销和硬件开销。

7 IO管理要达到什么目标？

与设备无关、统一命名、层次结构、效率高
实现用户程序与物理设备的无关性，系统规定，在应用程序（用户程序）中不要直接使用物理设备名 (或设备的物理地址 )，而只能使用逻辑设备名，与具体设备无关，这就是所谓与设备的无关性。 为了实现与设备的无关性， 使用系统设置的逻辑设备和物理设备影像表，可以实现从逻辑设备名到物理设备名的转换。