输入输出系统(计算机组成原理)

Lecture 28: Input/Output System I 输入/输出系统

磁盘存储器和I/O接口
主 要 内 容
°I/O系统概述 ? I/O系统的性能 ? I/O系统的功能 ? OS在I/O系统中的角色 °I/O设备概述 ? I/O设备的通用模型 °磁盘存储器 磁盘存储器 ? 回顾： 回顾：磁盘存储器的读写原理 ? 回顾 回顾： ：磁盘存储器的性能指标 ? 冗余磁盘阵列 (RAID)
°I/O接口的分类 °I/O控制器的结构 °I/O控制器的职能 °I/O端口的概念 °I/O设备的寻址 °I/O设备、 设备、I/O总线、 总线、I/O接口、 接口、I/O控制器的连接

I/O System的性能
°两个常用的性能指标 两个常用的性能指标： 两个常用的性能指标： ? Throughput: I/O bandwidth ( 吞吐率， 吞吐率，即：I/O带宽)： 单位时间内从系统输入/输出多少数据？ 输出多少数据？ 单位时间内实现了多少次输入/输出操作？ 输出操作？ (服务器更关注) ? Response time: Latency ( 响应时间， 响应时间，即：等待延迟)： 在多长时间内完成请求的任务？ 在多长时间内完成请求的任务？ (台式机和嵌入式更关注) °不同的任务对性能的要求不同 不同的任务对性能的要求不同： 不同的任务对性能的要求不同： ? 要求吞吐量高的场合： 要求吞吐量高的场合： 如：多媒体应用（ 多媒体应用（音/视频的播放要流畅！） 视频的播放要流畅！） 如：事务处理系统（ 事务处理系统（存/取款的速度要快！） 取款的速度要快！） ATM、文件服务器、 文件服务器、Web服务器等 ? 要求响应时间短的场合： 要求响应时间短的场合： ? 要求吞吐率高且响应时间短的场合： 要求吞吐率高且响应时间短的场合：

I/O System的功能
° 输入/出系统的功能： 出系统的功能： ? 解决各种形式信息的输入和输出 即 ： 用户如何将所需的信息（ 用户如何将所需的信息（文字、 文字、图表、 图表、声音、 声音、视频等） 视频等） 通过不同的外 设输入到计算机中， 设输入到计算机中， 以及计算机内部处理的结果信息如何通过相应的外设 输出给用户 ° 要实现上述功能需解决以下一系列的问题： 要实现上述功能需解决以下一系列的问题： ? 怎样在CPU、主存和外设间建立一个高效信息传输 “通路”； ? 怎样将用户的I/O请求转换成设备的命令； 请求转换成设备的命令； ? 如何对外设进行编址； 如何对外设进行编址； ? 怎样使CPU方便地寻找到要访问的外设； 方便地寻找到要访问的外设； ? I/O硬件和操作系统如何协调完成主机和外设之间的数据传送 等等
以上是本章的主要内容

外设发展与分类
°从交互方式上来分 从交互方式上来分， 从交互方式上来分，外设分为： 外设分为： ? 人-机交互设备 输入/输出的信息是人可读的 如：键盘、 键盘、鼠标、 鼠标、扫描仪、 扫描仪、打印机、 打印机、显示器等
? 机器可读设备 输入/输出的信息是机器可读的， 输出的信息是机器可读的，人无法读取 如：网络、 网络、Modem、D/A、A/D、磁盘、 磁盘、声音输入设备等
°从功能行为来分 从功能行为来分， 从功能行为来分，外设分为： 外设分为： ? 输入/输出设备（ 输出设备（大部分为字符型设备） 大部分为字符型设备） 用于信息的输入/输出 输入设备： 输入设备：键盘、 键盘、鼠标、 鼠标、扫描仪等 输出设备： 输出设备：打印机、 打印机、显示器等
? 外部存储设备（ 外部存储设备（大部分为成块传送设备） 大部分为成块传送设备） 用于信息的存储（ 用于信息的存储（其输入/出的信息是机器可读的） 出的信息是机器可读的） 如：磁盘、 磁盘、磁带、 磁带、光盘等

常用外部设备
° 输入设备： 输入设备： ? 键盘、 键盘、触摸屏 ? 图形输入设备(鼠标、 鼠标、图形板、 图形板、跟踪球、 跟踪球、操纵杆、 操纵杆、光笔) ? 图像输入设备(摄像机、 摄像机、扫描仪、 扫描仪、传真机) ? 条形码阅读机、 条形码阅读机、光学字符识别设备(OCR) ? 音、视频输入设备 ° 输出设备： 输出设备： ? 显示器(字符、 字符、汉字、 汉字、图形、 图形、图像) ? 打印设备(点阵、 点阵、激光、 激光、喷墨) ? 绘图仪 (平板式、 平板式、滚筒式) ? 声音输出设备 ° 其它： 其它： ? 终端设备(键盘+显示器) ? 外存储器(磁盘、 磁盘、磁带、 磁带、光盘)

外部设备的通用模型
I/O接口（ 接口（电缆） 电缆） 控制
° 控制逻辑根据控制信息控制设备的操作 控制逻辑根据控制信息控制设备的操作 ，并检测设备状态 ° 缓冲器用于保存交换的数据信息 缓冲器用于保存交换的数据信息
° 通过电缆 通过电缆与计算机内部 电缆与计算机内部I/O 与计算机内部I/O接口进行数 I/O接口进行数 据、状态和控制信息的传送
状态
数据
缓冲器
° 变换器用于在电信号形式 变换器用于在电信号形式（ 用于在电信号形式（内部数据） 内部数据） 和其他形式的设备数据之间进行转换
控制逻辑 变换器
所有设备都可以抽象成这个通用模型！ 所有设备都可以抽象成这个通用模型！
设备数据
设备所用的电缆线中有以下三种信号线： 设备所用的电缆线中有以下三种信号线： 控制信号、 控制信号、状态信号、 状态信号、数据信号
下面以磁盘为例， 下面以磁盘为例，说明外部设备的工作原理
环境

回顾： 回顾：PC中的外存储器
PC机中的 外存储器
硬盘 存储器
软盘 驱动器 CD-ROM 驱动器

回顾： 回顾：磁盘存储器的信息存储原理
线圈 磁头， 磁头，用于写入 和读出信息 磁 盘 片
“0” “1” 盘片旋转方向
写1：线圈通以正向电流， 线圈通以正向电流，使呈N-S状态 写0：线圈通以反向电流， 线圈通以反向电流，使呈S-N状态
不同的磁化状态被 记录在磁盘表面
读时： 读时：磁头固定不动， 磁头固定不动，载体运动。 载体运动。因为载体上小的磁化单元外部的磁力线 通过磁头铁芯形成闭合回路， 通过磁头铁芯形成闭合回路，在铁芯线圈两端得到感应电压。 在铁芯线圈两端得到感应电压。根据不同的 极性， 极性，可确定读出为0或1。

磁表面信息读出过程

（自学） 自学）磁表面记忆原理和记录方式
°什么叫磁记录方式 什么叫磁记录方式？ 什么叫磁记录方式？有哪几种？ 有哪几种？ ? 对数字信息按一定的规律进行编码， 对数字信息按一定的规律进行编码，变成相应的写电流序列 变成相应的写电流序列， 写电流序列，通过磁头造成磁 层表面上的磁化翻转单元， 层表面上的磁化翻转单元，从而把信息写到磁表面的方式 ? 数据记录方式按照写电流波形的极性 数据记录方式按照写电流波形的极性、 写电流波形的极性、频率和相位的不同有 频率和相位的不同有： 归零制（ 归零制（RZ）：写1用正脉冲， 用正脉冲，写0用负脉冲， 用负脉冲，一位信息写完后， 一位信息写完后，电流总 回到零， 回到零，又叫双向归零制或典型归零制 不归零1制（NRZ-1）：写电流只在写1时改变方向， 时改变方向，写0时写电流不变， 时写电流不变， 故又称为“见1就翻”不归零制。 不归零制。各信息位间也无“间隙”，记录密度较高。 记录密度较高。 存1才能读出信号， 才能读出信号，存0无读出信号， 无读出信号，故无自同步能力 调相制（ 调相制 （ PM）：利用写电流相位的不同实现写 1和写 0，写 0时，先正后 负，写1时，先负后正。 先负后正。无论写1还是写0，在一个位信息期间， 在一个位信息期间，写电流相 位至少有一次改变 调频制（ 调频制（FM）：写0和1时，写电流频率不相同。 写电流频率不相同。写1翻转2次（在位单元 的前沿和数据位中央各一次）， 的前沿和数据位中央各一次），写 ），写0翻转1次（在位单元的前沿） 在位单元的前沿） 改进调频制（ 改进调频制（MFM）：逢1在位中央翻转一次； 在位中央翻转一次；独立一个0不翻转； 不翻转；两个0 在位之间翻转一次
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（自学） 自学）磁记录方式1
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（自学） 自学）磁记录方式2
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磁盘的磁道和扇区
扇区
每个磁道被划 分为若干段 （段又叫扇 区），每个扇 ），每个扇 区的存储容量 为512字节。 字节。 每个扇区都有 一个编号 磁盘表面被 分为许多同 心圆， 心圆，每个 同心圆称为 一个磁道。 一个磁道。 每个磁道都 有一个编 号，最外面 的是0磁道
注：所谓磁盘的 格式化操作， 格式化操作，指 在盘面上划分磁 道和扇区， 道和扇区，并在 扇区中填写扇区 号等信息的过程
磁道
近三十年来， 近三十年来，扇区大小一直是512字节。 字节。 但最近几年正迁移到更大、 但最近几年正迁移到更大、更高效的 4096字节扇区， 字节扇区，通常称为4K扇区。 扇区。国际 硬盘设备与材料协会（ 硬盘设备与材料协会（IDEMA）将之称 为高级格式化。 为高级格式化。

如何增大磁盘片的容量？ 如何增大磁盘片的容量？
° 提高盘片上的信息记录密度！ 提高盘片上的信息记录密度！ ? 增加磁道数目—— 增加磁道数目——提高磁道密度 ——提高磁道密度 ? 增加扇区数目—— 增加扇区数目——提高位密度 ——提高位密度， 提高位密度，并采用可变扇区数 道密度 道密度
位密度
位密度
低密度存储示意图
早期的磁盘所有磁道上的扇区数相 同，所以位数相同， 所以位数相同，内道上的位密 度比外道位密度高
高密度存储示意图
现代磁盘磁道上的位密度相同， 现代磁盘磁道上的位密度相同，所 以，外道上的扇区数比内道上扇区 数多， 数多，使整个磁盘的容量提高

磁盘磁道的格式
在此例中， 在此例中，每个磁道包含30个固定长度的扇段， 个固定长度的扇段，每个扇段有600个字节 (17+7+41+515+20=600)。

平均存取时间
旋转轴 磁道 磁头
碟片
硬盘的操作流程如下： 硬盘的操作流程如下： 所有磁头同步寻道（ 所有磁头同步寻道（由柱面号控制） 由柱面号控制）→ 选择磁头（ 选择磁头（由磁头号控制） 由磁头号控制） → 被选中的磁头等待扇区到达磁头下方 被选中的磁头等待扇区到达磁头下方（ 等待扇区到达磁头下方（由扇区号控制） 由扇区号控制） → 读写该扇区中的数据 ° 磁盘上的信息以扇区为单位进行读写， 磁盘上的信息以扇区为单位进行读写，平均存取时间为： 平均存取时间为： T = 寻道时间 + 旋转等待时间 + 数据传输时间（ 数据传输时间（忽略不计） 忽略不计） ? 寻道时间——磁头寻找到指定磁道所需时间(大约5ms) ? 旋转等待时间——指定扇区旋转到磁头下方所需要的时间(大约4～6ms) ( 转速： 转速： 4200 / 5400 / 7200 / 10000rpm ) ? 数据传输时间——( 大约0.01ms / 扇区 )

磁盘响应时间计算举例
° 假定每个扇区512字节， 字节， 磁盘转速为5400 RPM，广告声称寻道时间为12 ms, 数 据传输率为4 MB/s, 磁盘控制器开销为1 ms, 不考虑排队时间， 不考虑排队时间，则磁盘响应时间为 多少？ 多少？
Disk Response Time= Seek time + Rotational Latency + Transfer time + Controller Time + Queuing Delay = 12 ms + 0.5 / 5400 RPM + 0.5 KB / 4 MB/s + 1 ms + 0 = 12 ms + 0.5 / 90 RPS + 0.125 / 1024 s + 1 ms + 0 = 12 ms + 5.5 ms + 0.1 ms + 1 ms + 0 ms = 18.6 ms
如果实际的寻道时间只有1/3的话， 的话，则为10.6ms，这样旋转等待时间就占了近50%！
12/3+5.5+0.1+1=10.6ms 为什么实际的寻道时间只有1/3？
访问局部性使得每次磁盘访问大多在局部磁道！ 访问局部性使得每次磁盘访问大多在局部磁道！
所以，磁盘转速非常重要！

硬盘存储器的组成
° 硬盘存储器的基本组成
? 磁记录介质： 磁记录介质：用来保存信息 ? 磁盘驱动器： 磁盘驱动器：包括读写电路、 包括读写电路、读\写转换开关、 写转换开关、读写磁头与磁头定位伺服系统等 ? 磁盘控制器： 磁盘控制器：包括控制逻辑、 包括控制逻辑、时序电路、 时序电路、“并→串”转换和“串→并”转换电路等。 转换电路等。 （用于连接主机与盘驱动器） 用于连接主机与盘驱动器）
并行数据 控制逻辑 时钟 来自总线
磁盘控制器
送总线
并→串转换电路 读放电路 写电流驱动器 读写开关 串→并转换电路
磁盘驱动器
读/写磁头
硬盘存储器的逻辑结构 图4.47 硬磁盘存储器的逻辑结构

硬盘驱动器的逻辑结构
写命令 磁头选择 写入电路 写入数据 读出数据 读命令 来自或送到 磁盘控制器 盘地址 寻道结束 磁盘地址 寄存器 道地址 扇区号 扇区符合 扇区符合 比较器 扇区 计数器 扇区标志脉冲 磁头定位 伺服系统 读出电路 读写磁头
与磁盘控制器之间的接口
图4.48 磁盘驱动器逻辑框图

《操作系统》习题集：第5章 输入输出管理

第5章输入输出管理-习题集 一、选择题 1.（）是直接存取的存储设备【＊，联考】 A. 磁盘 B. 磁带 C. 打印机 D. 键盘显示终端 2.在中断处理中，输入/输出中断是指（）。【＊，★，联考】 Ⅰ. 设备出错Ⅱ. 数据传输结束 A. Ⅰ B. Ⅱ C. Ⅰ和Ⅱ D. 都不是 3.用户程序发出磁盘I/O请求后，系统的正确处理流程是（）。【＊＊，★，11考研】 A. 用户程序→系统调用处理程序→中断处理程序→设备驱动程序 B. 用户程序→系统调用处理程序→设备驱动程序→中断处理程序 C. 用户程序→设备驱动程序→系统调用处理程序→中断处理程序 D. 用户程序→设备驱动程序→中断处理程序→系统调用处理程序 4.如果I/O设备与存储设备进行数据交换不经过CPU来完成，这种数据交换方式是（）。【＊，★，联考】 A. 程序查询 B. 中断方式 C. DMA方式 D. 无条件存取方式 5.在操作系统中，（）指的是一种硬件机制。【＊，联考】 A. 通道技术 B. 缓冲池 C. SPOOLing技术 D. 内存覆盖技术 6.通道又称I/O处理机，它用于实现（）之间的信息传输。【＊，联考】 A. 内存与I/O设备 B. CPU与I/O设备 C. 内存与外存 D. CPU与外存 7.通道程序是（）。【＊，联考】 A. 由一系列机器指令组成 B. 由一系列通道指令组成 C. 可以由高级语言编写 D. 就是通道控制器 8.在以下I/O控制方式中，需要CPU干预最少的是（）。【＊，★，联考】 A. 程序I/O方式 B. 中断控制方式 C. DMA控制方式 D. 通道控制方式 9.与设备相关的中断处理过程是由（）完成的。【＊＊，★，联考】 A. 用户层I/O B. 设备无关的操作系统软件 C. 中断处理 D. 设备驱动程序 10.（与题“3”同） 11.本地用户通过键盘登录系统时，首先获得键盘输入信息的程序是（）。【＊＊，★，10考研】 A. 命令解释程序 B. 中断处理程序 C. 系统调用程序 D. 用户登录程序 12.一个计算机系统配置了2台同类绘图机和3台同类打印机。为了正确驱动这些设备，系统应该提供（）

第七章 输入输出(IO)系统

一、选择 1、计算机所配置的显示器中，若显示控制卡上双薪存储器 的容量是1MB，则当采用800×600像素的分辨率时，每个像素最多可以有（C）种不同的颜色。 A.256 B.65536 C.16M D.4096 2、CRT的分辨率为1024×1024像素，像素的颜色数为256， 则刷新存储器的容量约为（B） A.256M B.1M C.256KB D.32MB 3、CRT的分辨率为1024×1024像素，像素的颜色总数为 256色，则刷新存储器每单元字长是（A） A.1个字节 B.2个字节 C.256个字节 D.1024个字节 4、若计算机屏幕上每个像素的灰度级为256，则刷新存储 每个单元的宽度是。 5、显示汉字采用点阵字库，若每个汉字用16×16的点阵表 示，7500个汉字的字库容量是240KB 。 6、磁盘存储器的等待时间通常是磁盘旋转半周所用的时间。 7、某磁盘的转速为7200r/min，传输速度为4MN/s，控制 器开销为1ms，要保证读或写一个512B的扇区的平均时间为11.3ms。那么，该磁盘的平均寻道时间不超过（D） A.3.9ms B.4.7ms C.5.5ms D.6.1ms 8、一个磁盘的转速为7200转/分，每个磁道有160个扇区，每扇区有512字节，那么理想情况下，其数据传输率为（C）A.7200×160KB/s B.7200KB/s C.9600KB/s D.19200KB/s 9、某计算机系统中，假定硬盘以中断方式与处理机进行数据输入输出，以16位为传输单位，传输率为50KB/s，每次传输的开销（包括中断）为100个CPU时钟，处理器的主频为50MHz，请问软盘数据传送时占处理器的时间比例是 10、设一个磁盘盘面共有200个磁道，盘面总存储容量60MB，磁盘旋转一周的时间为25ms，每磁道有8个扇区，各扇区之间有一间隙，磁头通过每个间隙需 1.25ms。则磁盘通道所需最大传输率是 11、下列有关程序中断I/O方式的叙述中，错误的是（D） A. 程序中断I/O方式是CPU和外设能够并行工作 B. 中断I/O方式下，外设和CPU直接交换数据 C. 中断I/O方式下，CPU会有额外的开销用于断点、现场 的保护和回复等 D. 中断I/O方式适用于像磁盘一类的高速设备 12、指令执行结果出现异常而引起的中断是（B） A.I/O中断 B.程序性中断 C.机器校验中断 D.外中断 13、主存故障引起的中断是（C） A.I/O中断 B.程序性中断 C.机器校验中断 D.外中断

1-3计算机输入输出设备

1-3计算机输入输出设备 A理论部分 一、计算机的输入设备和输出设备概述 输入设备是外界向计算机传送信息的装置。常用的输入设备是键盘，其它输入设备有鼠标、光笔、数字化仪、扫描仪、游戏操纵器或摇杆、脚本写入器、条形码读入器、CCD（电荷藕合器件）摄像头、麦克等。 输出设备可以将计算机的数据传送到外部，转化为人们认识的形式。常用的输出设备是显示器，其它输出设备有打印机、绘图仪等等。 早期计算机输入输出是通过运算器进行的，在输入（Input）和输出（Output）设备与存储器间没有信号的通路。因PC机采用的总线结构，所以可在存储器与外设间直接进行传输（即直接存储器访问）-DMA(Direct Memory Access)。 二、常用的输入输出设备 1、键盘 键盘是在使用微机过 程中接触最频繁的一种外 部设备。用户编写的计算 机程序、程序运行过程中 所需要的数据以及各种操 作命令等都是由键盘输入 的。 键盘由一组按键排成的开关阵列组成。按下一个键就产生一个相应的扫描码。不同位置的按键对应不同的扫描码。键盘中的电路（实际上是一个单片计算机）将扫描码送到主机，再由主机将键盘扫描码转换成ASCII 码。目前，微机上常用的键盘有101键、102键、104键几种。 键盘上的主要按键有三大类：字符键、控制键和功能键。 字符键包括数字、英文字母、标点符号、空格等；字母键区的键位排列。 控制键包括一些特殊控制（如删除已输入的字符等）键、功能键等。主键盘区键位的排列与标准英文打字机一样；小键盘区有数字键、光标控制键、加减乘除键和屏幕编辑键等。 功能键是F1-F12是12个，其功能是由软件或用户定义的。 2、显示器 显示器是目前计算机上最常用的输出设备。计算机用显示器可按工作原理分为两种，一种是阴极射线管显示器，另外一种是半导体平板显示器。 阴极射线管显示器里与家用电视机的显象原理类似。最重要的部件是一个显象管，显象管尾部末端有一个电子枪，前部是略有弧度、涂有特殊荧光材料的荧光屏。在控制电路的作用下，电子枪射出的电子束在荧光屏上扫描，打击荧光材料形成显示光点。屏幕上的文字或图形就是由这些显

第十章 输入输出系统习题

第十章输入输出系统习题 一、单项选择题： 1、“总线忙”信号是由__ __建立的。 A．获得总线控制权的设备B．发出“总线请求”的设备 C．总线控制器D．CPU 2、在不同速度的设备之间传送数据__ __。 A．必须采用同步控制方式B．必须采用异步控制方式 C．可以选用同步方式，也可选用异步方式D．必须采用应答方式 3、挂接在总线上的多个部件___ _。 A．只能分时向总线发送数据，并只能分时从总线接收数据 B．只能分时向总线发送数据，但可同时从总线接收数据 C．可同时向总线发送数据，并同时从总线接收数据 D．可同时向总线发送数据，但只能分时从总线接收数据 4、总线从设备是____。 A．掌握总线控制权的设备 B．申请作为从设备的设备 C．被主设备访问的设备D．总线裁决部件 5、假设某系统总线在一个总线周期中传输4个字节信息，一个总线周期占用2个时钟周期，总线时钟频率为10MHz，则总线带宽是__ __。 A．10 MB/s B．20 MB/s C．40 MB/s D．80 MB/s 6、波特率表示传输线路上____。 A．信号的传输速率B．有效数据的传输速率 C．校验信号的传输速率D．干扰信号的传输速率 7、中断系统中的断点是指____。 A．子程序入口地址B．中断服务子程序入口地址 C．中断服务程序入口地址表D．中断返回地址 8、显示器的主要参数之一是分辨率，其含义是____。 A．显示屏幕的水平和垂直扫描频率 B．显示屏幕上光栅的列数和行数 C．可显示不同颜色的总线 D．同一个画面允许显示不同颜色的最大数目 9、下列选项中，能引起外部中断的事件是____。 A．键盘输入B．除数为0 C．浮点运算下溢D．访存缺页 10．CPU响应中断时，最先完成的两个步骤是_ __和保护现场信息。 A.开中断 B.恢复现场 C.关中断 D.不可屏蔽中断 11、在独立编址方式下，存储单元和I/O设备是靠来区分的。 A．不同的地址代码B．不同的地址总线 C．不同的指令和不同的控制信号D．上述都不同 12、计算机系统的输入/输出接口通常是__ __。 A．CPU与存储器之间的交界面B．存储器与打印机之间的交界面 C．主机与外围设备之间的交界面D．CPU与系统总线之间的交界面 13．根据连线的数量，总线可分为串行总线和_____ ___总线

第六章输入输出系统-Read

体系结构6-0 第六章 输入输出系统 6.2 解： 加速比＝14.710 /%902/%101=+ 本题再次反映了Amdahl 定律，要改进一个系统的性能要对各方面性能都进行改进，不然系统中最慢的地方就成为新系统的瓶颈。 6.3假设磁盘空闲，这样没有排队延迟；公布的平均寻道时间是9ms ，传输速度是4MB/s ，转速是5400r/min ，控制器的开销是1ms 。问读或写一个512字节的扇区的平均时间是多少？ 解： 平均磁盘访问时间 = 平均寻道时间 + 平均旋转延迟 + 传输时间 + 控制器开销 15.725m 1 0.125 5.6 9 1ms 4.0MB/s 0.5KB 5400r/min 0.5 9ms = + + + = + + + 假设实际测得的寻道时间是公布值的33%，则答案是： 3ms + 4.2ms + 0.1ms + 1ms = 8.3ms 6.x 盘阵列有哪些分级？各有什么特点？ RAID0亦称数据分块，即把数据分布在多个盘上，实际上是非冗余阵列，无冗余信息。 RAID1亦称镜像盘，使用双备份磁盘。每当数据写入一个磁盘时，将该数据也写到另一个冗余盘，这样形成信息的两份复制品。如果一个磁盘失效，系统可以到镜像盘中获得所需要的信息。镜像是最昂贵的解决方法。特点是系统可靠性很高，但效率很低。 RAID2位交叉式海明编码阵列。原理上比较优越，但冗余信息的开销太大，因此未被广泛应用。 RAID3位交叉奇偶校验盘阵列，是单盘容错并行传输的阵列。即数据以位或字节交叉的方式存于各盘，冗余的奇偶校验信息存储在一台专用盘上。 RAID4专用奇偶校验独立存取盘阵列。即数据以块(块大小可变)交叉的方式存于各盘，冗余的奇偶校验信息存在一台专用盘上。 RAID5块交叉分布式奇偶校验盘阵列，是旋转奇偶校验独立存取的阵列。即数据以块交叉的方式存于各盘，但无专用的校验盘，而是把冗余的奇偶校验信息均匀地分布在所有磁盘上。 RAID6双维奇偶校验独立存取盘阵列。即数据以块(块大小可变)交叉的方式存于各盘，冗余的检、纠错信息均匀地分布在所有磁盘上。并且，每次写入数据都要访问一个数据盘和两个校验盘，可容忍双盘出错。 RAID7是采用Cache 和异步技术的RAID6，使响应速度和传输速率有了较大提高。 6.6 同步总线和异步总线各有什么优缺点？总线的主要参数有哪些？各是什么含义？

计算机组成原理(第七章 输入输出系统

第七章输入输出系统 第一节基本的输入输出方式 一、外围设备的寻址 1．统一编址：将输入输出设备中控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等与内存单元一样看待，将它们和内存单元联合在一起编排地址，用访问内存的指令来访问输入输出设备接口的某个寄存器，从而实现数据的输入输出。 2．单独编址：将输入输出设备中控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器单独编排地址，用专门的控制信号进行输入输出操作。 3．CPU与外围设备进行通信有三种类型： （1）CPU向外围设备发出操作控制命令。 （2）外围设备向CPU提供状态信息。 （3）数据在CPU与外围设备之间的传递。 历年真题 1．对外设统一编址是指给每个外设设置一个地址码。（2002年） 【分析】CPU与外设之间的信息传送是通过硬件接口来实现的，各种外设的硬件接口上又都包含有多个寄存器，如控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等。统一编址是将外设接口上的各种寄存器等同于内存储器的存储单元，通过使用访问内存单元的指令来访问外设接口上的各个寄存器，这样就可以使用访存指令来访问外设，输入输出操作简单，程序设计比较简便。由于外设接口上的寄存器种类和数量通常不止一个，所以一个外设至少对应一个以上的内存地址。 【答案】对外设统一编址是将外设接口上的寄存器等同内存单元，给每个外设设置至少一个地址码。 二、外围设备的定时 1．外围设备的定时方式有异步传输方式和同步定时方式两种。 2．实现输入输出数据传输的方式主要有：程序控制方式、直接存储访问（DMA）方式、通道方式。程序控制方式又可分为程序查询方式和中断方式两种。 历年真题 1．对I/O数据传送的控制方式，可分为程序中断控制方式和独立编址传送控制方式两种。（2001年）【分析】对1/O数据传送的控制方式，可分为程序直接控制方式、程序中断控制方式、DMA控制方式、通道控制方式等。程序中断控制方式只是其中的一种方法，独立编址是指对1/O设备的控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等单独进行地址编排，使用专门的指令对其进行操作，可用在各种数据传送的控制方式中。 【答案】对1/O数据传送的控制方式，可分为：程序控制方式、DMA方式、通道控制方式等 三、程序查询输入输出方式 了解程序查询输入输出过程即可（从未考过）。 第二节中断 一、中断的基本概念 1．中断：是指CPU在接到随机产生的中断请求信号后，暂停原程序，转去执行相应的中断处理程序，以处理该随机事件，处理完毕后返回并继续执行原程序。 2．中断方式的特点：中断方式的输入输出操作可以减少CPU等待外围设备的时间，提高CPU的工作效率。 3．中断方式的应用范围：中断方式主要应用于处理复杂随机事件、控制中低速1/O。

计算机常用的输入输出设备

计算机常用的输入输出设备 （1）键盘(keyboard)。 计算机键盘上键的排列已有ISO2530和我国国家标准GB2787规定。键盘上的每个键有一个键开关。键开关有机械触点式、电容式、薄膜式等多种，其作用是检测出使用者的击键动作，把机械的位移转换成电信号，输入到计算机中去。 （2）鼠标器(mouse)。 鼠标器是一种控制显示器屏幕上光标位臵的输入设备。在Windows软件中，使用鼠标器使操作计算机变得非常简单：在桌面上或专用的平板上移动鼠标器，使光标在屏幕上移动，选中屏幕上提示的某项命令或功能，并按一下鼠标器上的按钮就完成了所要进行的操作。鼠标器上有一个、两个或三个按钮，每个按钮的功能在不同的应用环境中有不同的作用。 鼠标器依照所采用的传感技术可分为机械式、光电式和机械光电式三种。 机械式鼠标器底部有一个圆球，通过圆球的滚动带动内部两个圆盘运动，通过编码器将运动的方向和距离信号输入计算机。 光电式鼠标器采用光电传感器，底部不设圆球，而是一个光电元件和光源组成的部件。当它在专用的有明暗相间的小方格的平板上运动时，光电传感器接受到反射的信号，测出移动的方向和距离。 机械光电式鼠标器是上述两种结构的结合。它底部有圆球，但圆球带动的不是机械编码盘而是光学编码盘，从而避免了机械磨损，也不需要专用的平板。 （3）显示器(display)。 由监视器(monitor)和显示适配器(display adapter)及有关电路和软件组成的用以显示数据、图形、图像的计算机输出设备。显示器的类型和性能由组成它的监视器、显示适配器和相关软件共同决定。 监视器通常使用分辨率较高的显像管作为显示部件。显象管是将电信号转变为可见图像的电子束管，又称为阴极射线管（CRT）。可分为单色显像管（包括黑色、白色、绿色、橘红色、琥珀色等）和彩色显像管两大类。电子枪发射被调制的电子束，经聚焦、偏转后打到荧光屏上显示出发光的图像。彩色显像管有产生红、绿、蓝三种基色的荧光屏和激励荧光屏的三个电子束。只要三基色荧光粉产生的光的分量不同，就可以形成自然界的各种彩色。 监视器的光标定位方法有随机扫描和光栅扫描两种，光栅扫描又分逐行扫描和交错隔行扫描（先扫描奇数行，再扫描偶数行，交错进行）两种。逐行光栅扫描有许多优点，目前已得到广泛应用。

第6章 输入输出系统-选择题

第6章输入输出系统(I/O管理)-选择题 1.以下关于设备属性的叙述中,正确的是()。 A.字符设备的基本特征是可寻址到字节,即能指定输入的源地址或输出的目标地址 B.共享设备必须是可寻址的和可随机访问的设备 C.共享设备是指同一时间内允许多个进程同时访问的设备 D.在分配共享设备和独占设备时都可能引起进程死锁 2.虚拟设备是指() A.允许用户使用比系统中具有的物理设备更多的设备 B.允许用户以标准化方式来使用物理设备 C.把一个物理设备变换成多个对应的逻辑设备 D.允许用户程序不必全部装入主存便可使用系统中的设备 3.磁盘设备的1O控制主要采取()方式 A.位 B.字节 C.帧 D. DMA 4.为了便于上层软件的编制,设备控制器通常需要提供() A.控制寄存器、状态寄存器和控制命令 B.1/O地址寄存器、工作方式状态寄存器和控制命令 C.中断寄存器、控制寄存器和控制命令 D.控制寄存器、编程空间和控制逻辑寄存器 5.在设备控制器中用于实现设备控制功能的是() A. CPU B.设备控制器与处理器的接 C.I/O逻辑 D.设备控制器与设备的接口 6.在设备管理中,设备映射表(DMT)的作用是() A.管理物理设备 B.管理逻辑设备 C.实现输入/输出 D.建立逻辑设备与物理设备的对应关系 7.DMA方式是在()之间建立一条直接数据通路 A.I/O设备和主存 B.两个I/O设备 C.I/O设备和CPU D.CPU和主存 8.通道又称1/O处理机,它用于实现()之间的信息传输。 A.内存与外设 B.CPU与外设 C.内存与外存 D.CPU与外存 9.在操作系统中,()指的是一种硬件机制 A.通道技术 B.缓冲池 C. Spooling技术 D.内存覆盖技术 10.若1O设备与存储设备进行数据交换不经过CPU来完成,则这种数据交换方式是() A.程序查询 B.中断方式 C.DMA方式 D.无条件存取方式 11.计算机系统中,不属于DMA控制器的是() A.命令/状态寄存器 B.内存地址寄存器 C.数据寄存器 D.堆指针寄存器 12.()用作连接大量的低速或中速1O设备

计算机组成原理第八章输入输出系统

第八章输入输出系统 一、填空题； 1.直接内存访问（DMA）方式中，DMA控制器从CPU完全接管对A.______的控制，数据交换不经过CPU,而直接在内存和B.______之间进行。 2.通道是一个特殊功能的A.______ ，它有自己的B.______ 专门负责数据输入输出的传输控制。 3.并行I/O接口A.______ 和串行I/O接口B.______ 是目前两个最具有权威性的标准接口技术。 4.在计算机系统中，CPU对外围设备的管理，除了程序查询方式、程序中断方式外，还有A.______方式、B.______方式和C.______方式。 5.程序中断方式控制输入输出的主要特点是，可以使A 和B 并行工作。 6.DMA控制器按其A 结构，分为B 型和C 型两种。 7.通道是一个特殊功能的A ，它有自己的B 专门负责数据输入输出的传输控制，CPU只负责C 功能。 8.通道有三种类型：A 通道、B 通道、C 通道。 二、选择题： 1.下面有关“中断”的叙述，______是不正确的。 A.一旦有中断请求出现，CPU立即停止当前指令的执行，转而去受理中断请求 B.CPU响应中断时暂停运行当前程序，自动转移到中断服务程序 C.中断方式一般适用于随机出现的服务 D.为了保证中断服务程序执行完毕以后，能正确返回到被中断的断点继续执行程 序，必须进行现场保存操作 2.中断向量地址是______。 A. 子程序入口地址 B. 中断服务例行程序入口地址 C. 中断服务例行程序入口地址的地址 D. 主程序返回地址 3.在数据传送过程中，数据由串行变并行或由并行变串行，其转换是通过______。 A. 移位寄存器 B. 数据寄存器 C. 锁存器 D. 指令寄存器 4.采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据要占用______的时间。 A. 一个指令周期 B. 一个机器周期 C. 一个时钟周期 D. 一个存储周期 5.发生中断请求的条件是______。 A. 一条指令执行结束 B. 一次I/O操作开始 C. 机器内部发生故障 D. 一次DMA操作开始 6.为了便于实现多级中断，保存现场最有效的方法是采用______。 A. 通用寄存器 B. 堆栈 C. 存储器 D. 外存 7.采用串行接口进行七位ASCII码的传送，带有一位奇校验位、一位起始位和一位停止位，当波特率为4800波特时，字符传送速率为___。 A．480 B. 436 C. 685 D. 240 8.在单级中断系统中，CPU一旦响应中断，则立即关闭___标志，以防止本次中断服务结束前同级的其他中断源产生另一次中断进行干扰。 A．中断允许 B. 中断请求 C. 中断屏蔽

第7章输入输出系统习题

1．在微型机系统中．I／O设备通过( B )与主板的系统总线相连接。 A. DMA控制器 B．设备控制器 C．中断控制器 D. I/O端口 I/O设备不可能真接与主板总线相连接，总是通过设备控制器来相连的。 2．下列关于I./O指令的说法，错误的是( D )。 A. I/O指令是CPU系统指令的一部分 B．I/O指令是机器指令的一类 C．I/O指令反映CPU和T/O设备交换信息的特点 D. I/O指令的格式和通用指令格式相同 I/O指令是指令系统的一部分，是机器指令，其为了反映与I/O设备交互的特点，格式和其他指令相比有所不同。 3．以下关于通道程序的叙述中，正确的是( A )。 A. 通道程序存放在主存中 B．通道程序存放在通道中 C．通道程序是由CPU执行的 D．通道程序可以在任何环境下执行I/O操作 通道程序存放在主存而不是存放在通道中，豳通道从主存中取出并执行。通道程序由通道执行，目．只能在具有通道的I/O系统中执行。 4．挂接在总线上的多个I/O设备( B )。 A．只能分时向总线发送数据，并只能分时从总线接收数据 B．只能分时向总线发送数据，但可同时从总线接收数据 C．可同时向总线发送数据，并同时从总线接收数据 D. 可同时向总线发送数据，但只能分时从总线接收数据 为了使总线上的数据不发生“碰撞”，挂接在总线上的多个设备只能分时地向总线发送数据。总线上接收数据的设备可以有多个，因为接收数据的设备不会对总线产生“干扰”。如向一个人说话可以多个人听，如果多个人说话一个人听的话，那会是非常混乱的场面。5．一台字符显示器的VRAM中存放的是( A )。 A. 显示字符的ASCII码 B．BCD码 C．字模 D．汉字内码 在字符显示器中的VRAM存放ASCII码用以显示字符。 6．CRT的分辨率为1024x1024像素，像素的颜色数为256，则刷新存储器的每单元字长为( B ），总容量为( )。 A．8B,256MB B．8bit,IMB C. 8bit,256KB D. 8B,32MB 刷新存储器中存储单元的字长取决于显示的颜色数，颜色数为m．字长为n，二者的关系为2n=rn。本题颜色数为256．因此刷新存储器单元字长为8位。刷新存储器的容量是每个像素点的位数和像素点个数的乘积，故而刷新存储器的容量为1024x1024x8bit= IMB。

计算机输入输出设备教案

计算机输入输出设备 教学对象：小学三年级 教学题目：第二课计算机输入输出设备 教学目的： 知识与智能： 1.能够分清计算机输入输出设备，并掌握其功能 2．正确的了解计算机输入输出的概念 过程与方法： 本节课主要以讲授法，、演示法、讨论法等多种教学方法让学生观察、思考、交流，培养学生的思考和想象力。 情感态度与价值观： 1.激发提高学生对计算机的知识，指导学生如何上好计算机课程 2.让学生正确的认识计算机输入输出设备，并能够在现实生活中运用。 教学重点： 1.让学生理解计算机输入输出的概念 2.能够分清计算机输入输出设备 教学难点： 1.掌握计算机各输入输出设备的功能 教学方法：讲授法、演示法，讨论法 学习方法：启发式学习、自主探究学习、引导学习 教学准备：计算机和机器人的照片，联系在黑板上画出计算机各组成部分。 教学过程： 激趣导入： 上课。同学好！欢迎大家来上计算机课！上节课我们已经学完了计算

机由显示器、主机、鼠标、键盘和其他设备组成。我今天给大家带来了计算机的一些常用设备你们想知道这些设备用来干什么吗？ 那我们现在一个一个的学习这些设备的功能和它的类型吧。 你们先看看这些设备复习一下上节课的内容 （老师在黑板上写题目和重要内容） 首先我们学习一下什么是输入，什么是输出？ 输出设备 输出设备是指任何一种显示数据或数据处理结果的组件。 就是说该设备把计算机里面的各种信息输出给我们。 输入设备

输入设备是指任何一个可以通过其输入信息到主机进行处理的组件。就是说该设备把外面的信息输入到计算机内。 那接下来我们研究一下那些设备属于输出设备，那些设备属于输出设备吧。 1.显示器显示器的功能是把计算机里面的各种视频、图像、文字等各种信息显示给我们，我们从显示器得到信息说以显示器属于输出设备。 2.鼠标鼠标是我们控制计算机的好帮手，我们控制计算机的过程中，进行单机、双击等各种操作把命令输入到主机，所以鼠标也属于输入设备。 3.键盘键盘同样也是输入设备。因为我们通常通过键盘把文字和各种信息输入到计算机内部来处理。 4.音箱音箱是计算机声音输出的设备，我们通过音箱可以听到很多美妙动听歌曲和音乐，音箱的用途很广泛，我们家里的各种媒体都带着音箱的，娱乐场所，还有我们开会的时候，经常用到音箱。它当然属于输出设备。 5.麦克风（也称话筒）它的功能跟音箱相反，它是用来录入声音的，就是说把我们的声音输入到主机进行处理，我们还可以通过麦克风控制我们的计算机，所以它是明显的输入设备。 6.摄像头（照相机，摄像机）摄像头是计算机获取视频和照片的重要设备。它的用途也很广泛，科学、医学、军事、交通还有公安等方面它起着很大的作用，也属于输入设备。 7.打印机打印机是把计算机里面的文字、图像等各种信息打印在打印纸上的办公设备，我给你们演示的这些照片和材料都是用打印机打印出来的，所以它也属于输出设备。 8.扫描仪扫描仪是把模拟信号转换成数字信号的设备，我们可以把手里的各种照片放入到扫描仪进行扫描传送到主机内然后进行

计算机操作系统(第四版)第6章 输入输出系统1

第六章 输入输出管理

6.1 6.1 I/O系统的功能、模型和接口 6.2 I/O设备和设备控制器 6.3 中断机构和中断处理程序 6.4 设备驱动程序 6.5 与设备无关的I/O软件 6.6 用户层的I/O软件 6.7缓冲区管理 67 6.8 磁盘存储器的性能和调度68

6.1 I/O系统功能、模型和接口 1I/O 1 I/O系统基本功能 ./O系统层次结构和模型2.I/O 系统接 3.I/O接口

1 I/O 系统基本功能 ①隐藏物理设备的细节 使用方便②与设备的无关系 提高③提高CPU和I/O设备的利用率 利用率④对I/O设备进行控制 ⑤确保对设备的正确共享 共享方便 ⑥错误处理

① 隐藏物理设备的细节 Printf(“……”); Scanf “……” ();(); #include t =time(0); #includet time(0); number = rand( )#include系统你负责下 Programmer+ I/O 系统，你负责下Programmer 用户，不愿去细数磁盘的卷号、磁道，只求把数给取出来就好。

②与设备的无关系 基于因此物理设备细节的基础上实现，使用基于因此物理设备细节的基础上实现使用抽象的逻辑设备名称使用设备。/dev/printer Windows 2000以前的OS，读取U盘先要安置盘驱动程序就像当前安置打印驱动扫U盘驱动程序，就像当前安置打印驱动、扫 描驱动一样。 I/O系统，你负责设置下 系统你负责设置下

第6章输入输出系统

第六章输入输出系统 一、填空题 l 、操作系统中，设备管理的目标是（）和（）。 2、中断装置通常是按预定的顺序来响应同时出现的中断事件的，这个预定的顺序通常被称为（）。 3．通道通过执行通道程序来完成控制设备工作，完成指定的（）操作． 4．通道可分为（）、（）和（）三种类型． 5．中断向量实际上是一种指针，它指向对应（）的入口． 6．访问磁盘时间由（），（）和（）三部分组成． 7．缓冲是一种（）扶术，它利用某种存储设备，在数据传送过程中进行暂时的存放． 8．I／O管理中，（）技术是操作系统得以响应外部和内部物理请求的必不可少的重要机制． 9、（）算法是选择当前磁头所在磁道距离远近的请求作为下一次服务的对象． 10．磁盘地址空间是（）维的． 11．为实现CPU与外部设备的并行工作，系统引入了（）硬件机制． 12，IlO涉及的基本的硬件元素有（）等等． 13．控制设备的核心模块为（）· 14．设备和CPU之间数据传送控制方式有四种：程序直接控制方式，中断控制方式，DMA方式和（）· 15. 缓冲，中断及（）也是设备管理中的一个重要部分． 16. 磁盘是海量存储设备．海量存储设备的出现使得计算机系统的数据保留得以实现．磁盘也就成了 （）数据的关键． 17．许算机两个最主要的工作就是（）和处理机． 18．磁盘又可以分为（）· 19．如何有效地对连接到计算机的外设进行（）是操作系统设计者最关心的问题之一． 20．一个设备可能通过电缆甚至（）发送信号，与计算机系统通信． 21 、一般来说，把设备与主机之间的接口称之为（）· 22．如果很多设备都共用一条线路通信，称镇线路为（） 23．之所以区分控制器和设备本身是因为操作系统大多与（）打交道，而非设备本身．

第六章-输入输出系统讲课讲稿

第6章输入输出系统 6.1 解释以下术语 响应时间：从用户键入命令开始，到得到结果所花的时间。 可靠性：指系统从某个初始参考点开始一直连续提供服务的能力，它通常用平均无故障时间来衡量。 可用性：指系统正常工作的时间在连续两次正常服务间隔时间中所占的比率。 可信性：指服务的质量，即在多大程度上可以合理地认为服务是可靠的。 RAID ：廉价磁盘冗余阵列或独立磁盘冗余阵列。 分离事务总线：将总线事务分成请求和应答两部分。在请求和应答之间的空闲时间内，总线可以供给其它的I/O 使用。采用这种技术的总线称为分离事务总线。 通道：专门负责整个计算机系统输入/输出工作的专用处理机，能执行有限的一组输入输出指令。 通道流量：指一个通道在数据传送期间，单位时间内能够传送的数据量。 虚拟DMA ：它允许DMA 设备直接使用虚拟地址，并在DMA 传送的过程中由硬件将虚拟地址转换为物理地址。 异步I/O ：允许进程在发出I/O 请求后继续执行，直到该进程真正访问这些数据而它们又尚未就绪时，才被挂起。 6.2 假设一台计算机的I/O 处理时间占10%，当其CPU 性能改进为原来的100倍，而I/O 性能仅改进为原来的2倍时，系统总体性能会有什么样的变化？ 解：94.1690%/100 10%/21=+=加速比 6.3 RAID 有哪些分级？各有何特点？ 答：(1)RAID0。亦称数据分块，即把数据分布在多个盘上，实际上是非冗余阵列，无冗余信息。(2)RAID1。亦称镜像盘，使用双备份磁盘。每当数据写入一个磁盘时，将该数据也写到另一个冗余盘，这样形成信息的两份复制品。如果一个磁盘失效，系统可以到镜像盘中获得所需要的信息。镜像是最昂贵的解决方法。特点是系统可靠性很高，但效率很低。 (3)RAID2。位交叉式海明编码阵列。即数据以位或字节交叉的方式存于各盘，采用海明编码。原理上比较优越，但冗余信息的开销太大，因此未被广泛应用。(4)RAID3。位交叉奇偶校验盘阵列，是单盘容错并行传输的阵列。即数据以位或字节交叉的方式存于各盘，冗余的奇偶校验信息存储在一台专用盘上。(5)RAID4。专用奇偶校验独立存取盘阵列。即数据以块(块大小可变)交叉的方式存于各盘，冗余的奇偶校验信息存在一台专用盘上。(6)RAID5。块交叉分布式奇偶校验盘阵列，是旋转奇偶校验独立存取的阵列。即数据以块交叉的方式存

第10章 输入输出系统

第10章输入输出（I/O）系统 一、选择题（每题2分） 12．串行接口是指（）。 A．主机和接口之间、接口和外设之间都采用串行传送 B．主机和接口之间串行传送，接口和外设之间并行传送 C．主机和接口之间并行传送，接口和外设之间串行传送 D．系统总线采用串行总线 【分析】主机的工作速度较快，因此主机和接口之间采用并行传送；外设的工作速度较慢，因此接口和外设之间采用串行传送。 【答案】C 35.为了便于实现多级中断，保存现场信息最有效的办法是采用______。 A 通用寄存器 B 堆栈 C 存储器 D 外存 【答案】B 35.为了便于实现多级中断，保存现场信息最有效的办法是采用______。 A 通用寄存器 B 堆栈 C 存储器 D 外存 【答案】B 70. 当采用______对设备进行编址情况下，不需要专门的I/O指令组。 A.统一编址法 B.单独编址法 C.两者都是 D.两者都不是 【答案】A 71. 下面有关“中断”的叙述，______是不正确的。 A.一旦有中断请求出现，CPU立即停止当前指令的执行，转而去受理中 断请求 B.CPU响应中断时暂停运行当前程序，自动转移到中断服务程序 C.中断方式一般适用于随机出现的服务 D.为了保证中断服务程序执行完毕以后，能正确返回到被中断的断点继 续执行程序，必须进行现场保存操作 【答案】A 95. 周期挪用（窃取）方式常用于______中。

A. 直接内存存取方式的输入/输出 B. 直接程序传送方式的输入/输出 C. CPU的某寄存器与存储器之间的直接传送 D. 程序中断方式的输入/输出 【答案】A 114. 采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据就要用一个______时间。 A. 指令周期 B. 机器周期 C. 存储周期 D. 总线周期 【答案】C 二、填空题（每题2.5分） 3．按照传输数据格式不同划分，总线数据通信方式可分为串行总线和____________两类。 【答案】并行总线 4．对I/O数据传送的控制方式，可分为：程序直接控制方式、______________、DMA方式、_____________和外围处理机方式。 【答案】程序中断方式、通道控制方式 5.计算机系统的输入输出接口是（C）之间的交接界面。 A．CPU与存储器B．存储器与外围设备 C．主机与外围设备D．CPU与系统总线

第七章、输入输出系统总结

第7章输入输出系统 7.1 I/O 设备 一、外设的地位和作用外设是计算机系统的重要组成部分。 外设是人机对话的工具。外设是完成数据媒体变换的装置。外设是系统软件及信息的驻在地。外设是计算机推广应用的桥梁。 二、外设的特点速度慢：机电混合装置，ms 级。多样性及复杂性：涉及机电光磁声等学科，传输速率差异大，方式各不相同。S 三、外设的分类 1. 人机交互设备键盘鼠标打印机显示器 2. 信息驻留设备磁盘光盘磁带 3. 机—机通信设备调制解调器网卡路由器 四、输入设备 1. 键盘 2. 鼠标 3. 触摸屏 五、输出设备 1. 显示器 2. 打印机 六、其他 1. A/D、D/A 模拟/数字（数字/模拟）转换器 2. 终端由键盘和显示器组成完成显示控制与存储键盘管理及通信控制 3. 汉字处理汉字输入、汉字存储、汉字输出 七、多谋体技术 八、I/O 操作的特点 1. 异步性 2. 实时性 3.IO 操作的实现与设备的无关性 7.2 I/O 系统的发展 1. 早期阶段：以运算器为中心，分散连接 2. 接口模块和DMA 阶段：总线连接 3. 具有通道结构的阶段 通道是用来负责管理IO 设备以及实现主存与IO 设备之间交换信息的部件，可看作是一种具有特殊功能的处理器。具有专用的通道指令，可以独立运行程序，但受制于CPU，是从属于CPU的一个专用处理器

4. 具有I/O 处理机的阶段 7.3 I/O 接口 IO 接口通常是指主机与外设之间的一个硬件电路及其相应的软件控制。而端口是指这些接口电路中的一些寄存器，包含有数据端口、控制端口和状态端口，若干个端口加上控制逻辑才能组成接口。 一、概述 1. 实现设备的选择 2. 实现数据缓冲达到速度匹配 3. 实现数据串—并格式转换 4. 实现电平转换 5. 传送控制命令 6. 反映设备的状态( “忙”、“就绪”、“中断请求”) 二、接口的功能和组成 1、总线连接方式的I/O 接口电路 (1) 设备选择线 (2) 数据线 (3) 命令线 2. 接口的功能和组成 1) 、功能

5-1输入输出系统-作业

第五章设备管理 1．选择题 1．下述关于设备绝对号和相对号的说法中，正确的是 D 。 A．操作系统为每台设备确定一个绝对号和一个相对号 B．用户进程申请设备时应该指定绝对号和相对号 C．申请设备时指定绝对号可提高设备的利用率 D．申请设备时指定设备类、相对号使设备分配的灵活性强 2．虚拟设备技术是指用 C 的技术。 A．共享设备代替独占设备B．独占设备代替共享设备 C．共享设备模拟独占设备D．独占设备模拟共享设备3．SPOOL系统克服了____B__利用率低的缺点。 A．共享设备B．独占设备C．主存储器D．虚拟设备4．下列算法中可用于磁盘移臂调度的是 B 。 A．最短计算时间优先B．电梯算法C．时间片轮转D．响应比高者优先 5．用户编写程序时使用的设备与实际使用的设备无关，这种特性称为 B 。 A．设备一致性B．设备独立性C．设备虚拟性D．设备共享性 11．对磁盘进行移臂调度时，既考虑了减少寻找时间，又不频繁改变移动臂的移动方向的调度算法是 C 。 A．先来先服务B．最短寻找时间优先 C．电梯调度D．优先级高者优先 12．为了提高设备分配的灵活性，用户申请设备时应指定 A 号。 A．设备类相对B．设备类绝对C．相对D．绝对13．对磁盘进行移臂调度的目的是为了缩短 A 时间。 A．寻道B．延迟C．传送D．启动14．操作系统采用SPOOLing技术提高了 A 利用率。 A．独占设备B．文件C．主存储器D．共享设备15．从磁盘读取数据的下列时间中, D 对系统效率的影响最大。 A．处理时间B．传输时间C．延迟时间D．寻道时间21．以下 A 不属于磁盘的驱动调度。 A．最高响应比优先调度算法B．先来先服务调度算法 C．电梯调度算法D．单向扫描调度算法 22．操作系统中的SPOOLing技术，实质上是将 A “转化”为共享设备的技术。 A．临界设备B．虚拟设备C．脱机设备D．块设备23．关于SPOOLing的叙述中， B 是错误的。 A．SPOOLing系统中不需要独占设备 B．SPOOLing系统加快了作业的执行速度 C．SPOOLing系统使独占设备变成了共享设备 D．SPOOLing利用了处理器与通道的并行工作能力

操作系统第6章 输入输出系统

以ppt为主，上课没讲的，不会考！！！ 计算机系统的一个重要组成部分是I/O系统。 操作系统，仅给出设备驱动程序接口！！！ 下面一段，记住，背过！！！ 在该系统中包括（1）、有用于实现信息1）、输入、2）、输出和3）、存储功能的设备 （2）、相应的设备控制器， 而设备管理的基本任务是完成用户提出的I/O请求，提高I/O速率以及改善I/O设备的利用率。 设备管理的主要功能有缓冲区管理、设备分配、设备处理、虚拟设备及实现设备独立性等。我们主要对I/O设备和设备控制器等硬件作一扼要的阐述。 “6.1 6.2 较零碎，会考选择、填空！！！小题。” 6.1 I/O系统的功能、模型和接口 （1）、I/O系统的主要任务P178 完成用户提出的I/O请求，提高I/O的速率，以及提高设备的利用率，并能为更高层的进程方便地使用这些设备提供手段。 （2）、I/O系统的层次结构P180 1)用户层I/O软件 2)设备独立性软件 3)设备驱动程序 4)中断处理程序 （3）、I/O系统接口P181 根据设备类型的不同，可分为若干个接口。 6.2 I/O设备和设备控制器（重点！！！需要记住！！！！），会出题 将分为以下两部分来了解I/O设备： （1）I/O设备的类型 （2）设备与控制器之间的接口 （1）、I/O设备的类型（很重要！！每种分类标准，分为哪些类，都记住！！！） I/O设备的类型繁多，从OS观点看，其重要的性能指标有：数据传输速率、数据的传输单位、设备共享属性等。因而从以下不同角度进行分类。 1)按传输速率分类P183“会填空！！” 1.低速设备：传输速率仅为每秒钟几个字节至数百个字节的一类设备。如键盘、鼠标、语音输入和 输出设备等。 2.中速设备：传输速率为每秒钟数千个字节至数万个字节的一类设备。如行式打印机、激光打印机 等。 3.高速设备：传输速率为每秒钟数百千个字节至数十兆字节的一类设备。如磁带机、磁盘机、光盘 机等。

第七章、输入输出系统总结

第7章输入输出系统 7.1 I/O设备 一、外设的地位和作用 外设是计算机系统的重要组成部分。 外设是人机对话的工具。 外设是完成数据媒体变换的装置。 外设是系统软件及信息的驻在地。 外设是计算机推广应用的桥梁。 二、外设的特点 速度慢：机电混合装置，ms级。 多样性及复杂性：涉及机电光磁声等学科，传输速率差异大，方式各不相同。S 三、外设的分类 1. 人机交互设备键盘鼠标打印机显示器 2. 信息驻留设备磁盘光盘磁带 3. 机—机通信设备调制解调器网卡路由器 四、输入设备 1.键盘 2. 鼠标 3. 触摸屏 五、输出设备 1. 显示器 2. 打印机 六、其他 1. A/D、D/A 模拟/数字（数字/模拟）转换器 2. 终端由键盘和显示器组成完成显示控制与存储键盘管理及通信控制 3. 汉字处理汉字输入、汉字存储、汉字输出 七、多谋体技术 八、I/O操作的特点 1.异步性 2.实时性 3.IO操作的实现与设备的无关性 7.2 I/O系统的发展

1.早期阶段：以运算器为中心，分散连接 2.接口模块和DMA 阶段：总线连接 3.具有通道结构的阶段 通道是用来负责管理IO设备以及实现主存与IO设备之间交换信息的部件，可看作是一种具有特殊功能的处理器。具有专用的通道指令，可以独立运行程序，但受制于CPU，是从属于CPU的一个专用处理器 4.具有I/O 处理机的阶段 7.3 I/O 接口 IO接口通常是指主机与外设之间的一个硬件电路及其相应的软件控制。 而端口是指这些接口电路中的一些寄存器，包含有数据端口、控制端口和状态端口，若干个端口加上控制逻辑才能组成接口。 一、概述 1. 实现设备的选择 2. 实现数据缓冲达到速度匹配 3. 实现数据串—并格式转换 4. 实现电平转换 5. 传送控制命令 6. 反映设备的状态（“忙”、“就绪”、“中断请求”） 二、接口的功能和组成 1、总线连接方式的I/O 接口电路 (1) 设备选择线 (2) 数据线 (3) 命令线 (4) 状态线 2.接口的功能和组成 1）、功能