作业6

答： 目标： （1） （2） （3） （4）

选择和分配输入/出设备以便进行数据传输操作； 控制输入/出设备和CPU（或内存）之间交换数据；

为用户提供一个友好的透明接口，把用户和硬件特性分开，并提供入口；

提高设备间，CPU与设备，及进程与进程间的并行操作度，以使操作系统获得最佳效率；

（5） 也可以描述为设备分配、硬件设计、软件设计、I/O优化。 功能：

（1） 提供和进程管理的接口； （2） 进行设备分配；

（3） 实现多硬件并行处理； （4） 进行缓冲管理。

2、数据传送控制方式有哪几种？试比较它们各自的优缺点。

答：

控制方式：

（1）程序I/O用户进程直接控制数据内存或CPU与外围设备之间的信息传送，控制者是用户进程；

（2）中断方式；

（3）DMA方式：在外围设备与内存之间开辟直接的数据交换通路。 优缺点：

用户进程直接控制方式优点是简单，不需要太多硬件支持，缺点是CPU和外设只能串行工作，CPU一段时间内只能和一台外设间交换信息，无法发现和处理由于设备或者其他硬件产生的错误；中断方式需设置专门的中断请求线，CPU利用率提高，支持多道程序和设备并行操作，中断次数太多，容易丢失数据，造成CPU过于繁忙；DMA方式全部传送结束后I/O处理，控制复杂。

3、什么是缓冲？为什么要引入缓冲？

答： 缓冲：

为避免存储数据的存储区随挂起进程一起换出外存，可将其锁在内存或开辟专门的缓冲区，暂时存放输入输出数据的器件叫缓冲。 引入缓冲：

在设备管理中，由于CPU与外设在速度、格式、传送方式上巨大差异，为进一步提高CPU的效率，减少其被中断的次数，引入了暂存数据的缓冲技术。

4、什么是陷阱？什么是软中断？试述中断、陷阱和软中断之间的异同。

答：

陷阱：是处理机和内存内部产生的中断；

软中断：是对应于硬件而言的，在通信进程之间通过模拟硬中断而实现的一种通信方式。 异同： 异：

（1）陷阱通常由处理机正在执行的现行指令引起，而中断则由中断源引起；

（2）陷阱处理程序提供的服务为当前进程所用，而中断处理程序提供的服务则不是当前进程的；

（3）CPU在执行完一条指令之后，下一条指令开始之前响应中断，而在一条指令执行中也可以响应陷阱；

（4）在有的系统中，陷入处理程序被规定在各自的进程上下文中执行，而中断处理程序则在系统上下文执行；

（5）接收软中断信号的进程不一定正好在接收时占有处理机，而相应的处理必须等到该接收进程得到处理机之后才能进行。 同：

中断源发中断请求或软中断信号后，CPU或接收进程在适当的实际自动进行中断处理货完成软中断信号所对应的功能。

5、系统磁盘I/O如何优化？

答：

（1） 查找优化

①先来先服务（FCFS）

思想：严格按照进程请求访问磁盘的先后顺序进行调度，是一种最简单的磁盘调度算法； ②SSTF最短寻道时间优先

思想:要求每次访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近；

③Denning定向扫描（电梯算法）记录磁头移动的方向，当前磁头位置与正移动方向上磁盘边缘之间，所有I/O请求被满足之前，磁头移动方向不变。

④循环扫描算法：将最内层的磁道设想为最外层隔壁，仅向一个方向运动； ⑤N步扫描：与定向扫描相同，只是不理会变向后所到达的请求。 （2） 旋转优化