5.2**和难点学习提示
学习本章的目的是使学生了解操作系统处理用户I/O请求的基本过程,为此,应对以下几个**和难点问题进行认真学习。
1.I/O控制方式
1/O控制方式随着计算机技术的发展而不断地由低效的方式演变为**的方式,故在学习时,应了解I/O控制方式的演变过程,每种I/O控制方式是如何进行控制的,又是如何提高CPU的利用率的。
(1)程序I/O方式。因为当时尚未出现中断机构,在进行I/O时,CPU不得不花费大量的时间去测试I/O设备的工作状态,此时CPU完全陷入I/O工作中。
(2)中断驱动I/O控制方式。在系统中引入中断机构后,CPU就不必再不断测试。在学习时,应清楚地了解和掌握在中断机构的支持下,其I/O控制是如何实现的,CPU的利用率提高了多少。
(3)DMA I/O控制方式。在系统中配置了DMA控制器后,其传输数据的基本单位是数据块,读者应很好的了解此时I/O控制是如何实现的,CPU的效率又提高了多少。
(4)I/O通道控制方式。在系统中配置了通道控制器后,在通道程序的控制下,其传输的基本单位由一个数据块增为一组数据块,读者应了解什么是通道程序,它是如何实现I/O控制的。
2.缓冲管理
在现代操作系统中,几乎所有的I/O设备在与处理机交换数据时,都使用了缓冲区。因此,读者应对下述问题作认真的学习和理解:
(1)缓冲的引入是为了提高CPU和I/O设备的并行性。在学习时,读者应了解如果没有缓冲区,CPU和I/O设备应如何工作,而引入缓冲后,可带来哪些好处。
(2)单缓冲是如何提高I,O速度的,它存在着哪些不足,而双缓冲、循环缓冲又是如何进一步提高CPU和I/O设备的并行性的。
(3)缓冲池是为了解决什么问题而引入的,引入缓冲池后,系统将如何处理I/O设备和CPU间的数据传输。
3.设备独立性
在现代OS中都毫无例外地实现了设备独立性,在学习时,读者应深刻理解下述几个问题:
(1)什么是设备独立性。设备独立性也称设备无关性,它是指用户程序独立于具体使用的物理设备。在学习时,读者应了解为什么设备独立性能提高设备分配的灵活性,并使I/O重定向的实现变得更为容易。
(2)如何实现设备独立性。为实现设备独立性,系统必须在设备驱动程序之上设置一层设备独立性软件,读者应了解该层软件有哪些功能,它是如何实现逻辑设备名到实际使用的物理设备名之间的转换的。 本书是配合《计算机操作系统》一书而编写的辅导教材,全书共分10章和4个附录。
书中的每一章内容分别与《计算机操作系统》(第三版,由汤小丹、汤子瀛等编著,西安电子科技大学出版社出版)一书的各章对应。其中,**章简单地介绍了操作系统的作用、发展过程、特征和功能,第二章介绍了进程和线程的基本概念、进程控制、进程同步和进程通信,第三章介绍了处理机调度和死锁,第四、五、六、七章分别介绍了存储器管理、设备管理、文件管理和操作系统接口,第八章介绍了网络操作系统的概念,第九章讲述计算机系统的**性,第十章则介绍了一个典型的OS实例--UNIX系统内核结构。
每章首先对本章所涉及的基本概念、基本原理和基本方法作了系统、扼要的阐述;接着,为了帮助读者理解和掌握操作系统的基本内容,每章专门安排一节列出了其中的**和难点内容,并给出了相应的学习提示;然后,在“典型问题分析和解答”一节中,给出了相当的典型问题,并对它们做了较为详细、透彻的分析和解答。另外,各章还为读者提供了大量的选择题和填空题,并在附录B中给出了它们的参考答案。为了提高学生的实践能力,附录A给出了操作系统实验指导。附录C提供了三套模拟试题供读者复习,附录D给出了模拟试题的参考答案。
在操作系统的教学中,实践环节同样是不容忽视的。为此,我们还在附录A中设计了七个有关操作系统的实验,它们可在Linux或UNIX环境下进行。
本书的主审是汤子瀛教授。汤子赢、哲凤屏教授认真细致、逐字逐句地审阅了全部书稿,并提出了许多宝贵建议。在本书的编写过程中还得到了西安电子科技大学出版社,尤其是李惠萍同志的帮助和大力支持。在此谨向他们表示衷心的感谢。
限于编者水平,书中难免存在一些错误和不足之处,恳请读者批评指正。