操作系统设备管理作业

操作系统的主要功能中设备管理包括操作系统是计算机系统中的核心软件，为硬件和应用程序之间提供了一个桥梁。

它具有多个主要功能，其中一个关键的功能是设备管理。

设备管理在操作系统中承担着监控、控制和协调计算机系统中各种设备的任务。

本文将介绍操作系统的设备管理功能以及其在计算机系统中的重要性。

设备管理的定义设备管理是指操作系统通过对计算机系统中的各种硬件设备进行管理和控制，使得应用程序能够有效地使用这些设备并实现系统资源的合理分配。

设备管理的任务包括设备的分配和回收、设备驱动程序的控制和设备的错误处理等。

设备分配和回收设备分配是指操作系统将系统中的设备分配给应用程序并为其提供操作权限。

设备的分配通常基于优先级和资源需求等因素进行决策。

操作系统通过设备驱动程序来控制设备并将输入和输出操作传递给设备。

一旦设备分配给应用程序，操作系统负责确保该应用程序独占地使用设备，以避免冲突和资源的浪费。

设备回收是指操作系统在应用程序使用设备完成任务后将设备重新收回并释放其资源。

设备回收的过程包括将设备状态重置为初始状态，并将其重新加入系统的设备池，以待下一次分配。

设备驱动程序的控制设备驱动程序是一种软件模块，负责与特定设备进行交互并控制其操作。

操作系统通过设备驱动程序实现对设备的控制。

设备驱动程序负责处理设备的特定指令和数据，将操作系统或应用程序的请求转换为设备可理解的指令并向设备发送。

它还负责接收设备的响应并将其传递给操作系统或应用程序。

设备驱动程序的控制包括设备的初始化、设备状态的监控和设备的中断处理。

设备初始化包括将设备初始化为工作状态，并为其分配必要的资源和配置信息。

设备状态的监控是指设备驱动程序定期检查设备的状态，以便及时发现和处理设备的故障和异常。

设备的中断处理是指设备驱动程序对设备的中断信号进行处理，以响应设备的事件和请求。

设备的错误处理设备的错误处理是指操作系统对设备错误进行监测和处理。

当设备发生错误时，操作系统会通过设备驱动程序获取设备的错误状态和信息，并采取相应的措施来处理错误。

考研操作系统-设备管理(一)(总分：86.00，做题时间：90分钟)一、单项选择题(总题数：15，分数：30.00)1.通过硬件和软件的功能扩充，把原来独占的设备改造成若干用户共享的设备，这种设备称为( )。

A．存储设备 B．系统设备 C．虚拟设备 D．用户设备（分数：2.00）A.B.C. √D.解析：2.是操作系统中采用的以空间换时间的技术。

A．通道技术 B．SPOOLing技术 C．覆盖技术 D．虚拟存储技术（分数：2.00）A. √B.C.D.解析：3.CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为解决这一矛盾，可采用 ( )。

A．虚拟技术 B．通道技术 C．并行技术 D．缓冲技术（分数：2.00）A.B.C.D. √解析：4.关于设备管理和文件管理这二者的关系，下面说法中正确的是( )。

A．设备管理是文件系统的基础，文件管理是设备管理的一部分B．文件系统为用户提供按名存取服务，实现逻辑文件与物理文件C．文件管理和设备管理是操作系统的两个完全独立的功能，二者不存在任何关系D．设备管理与文件系统密切相关，文件系统是设备管理的基础，设备管理必须依赖文件管理才能最终完成相应的功能（分数：2.00）A.B. √C.D.解析：5.在下面的4个选项中，不属于设备管理的功能是( )。

A．实现虚拟设备 B．实现外围设备的分配与回收C．实现按名存取 D．实现外围设备的启动（分数：2.00）A.B.C. √D.解析：6.打印机是( )。

A．独占设备 B．共享设备C．有时是独占设备，有时是共享设备 D．常用的字符输出设备（分数：2.00）A. √B.C.D.解析：7.对输入/输出设备，输入/输出操作的信息传输单位为( )；对存储型设备，输入/输出操作的信息是以( )为单位传输的。

A．字节，字 B．字符，字 C．位，块 D．字符，块（分数：2.00）A.B.C.D. √解析：8.下面关于计算机外围设备的说法中错误的是( )。

第6章设备管理习题与解答6.1 例题解析例6.2.1 何谓虚拟设备？请说明SPOOLing系统是如何实现虚拟设备的。

解本题的考核要点是虚拟设备的实现方法。

虚拟设备是指利用软件方法，比如SPOOLing系统，把独享设备分割为若干台逻辑上的独占的设备，使用户感受到系统有出若干独占设备在运行。

当然，系统中至少一台拥有物理设备，这是虚拟设备技术的基础。

SPOOLing系统又称“假脱机I/O系统”，其中心思想是，让共享的、高速的、大容量外存储器（比如，磁盘）来模拟若干台独占设备，使系统中的一台或少数几台独占设备变成多台可并行使用的虚拟设备。

SPOOLing系统主要管理外存上的输入井和输出井，以及内存中的输入缓冲区和输出缓冲区。

其管理进程主要有输入和输出进程，负责将输入数据装入到输入井，或者将输出井的数据送出。

它的特点是：提高了 I/O操作的速度；将独占设备改造为共享设备；实现了虚拟设备功能。

例 6.2.2 有关设备管理要领的下列叙述中，( )是不正确的。

A．通道是处理输入、输出的软件B．所有外围设备都由系统统一来管理C．来自通道的I/O中断事件由设备管理负责处理D．编制好的通道程序是存放在主存贮器中的E．由用户给出的设备编号是设备的绝对号解本题的考核要点是设备管理的基本概念。

(1) 通道是计算机上配置的一种专门用于输入输出的设备，是硬件的组成部分。

因此A是错误的。

(2) 目前常见I/O系统其外部设备的驱动和输入输出都由系统统一管理。

因此B是对的。

(3) 设备管理模块中的底层软件中配有专门处理设备中断的处理程序。

通道中断属于设备中断的一种。

因此C是对的。

(4) 通道设备自身只配有一个简单的处理装置（CPU），并不配有存储器，它所运行的通道程序全部来自内存。

因此D是对的。

(5) 系统在初启时为每台物理设备赋予一个绝对号，设备绝对号是相互独立的。

由用户给出的设备号只能是逻辑编号，由系统将逻辑号映射为绝对号。

因此E是错误的。

操作系统的主要功能中设备管理包括哪些操作系统是计算机系统中至关重要的一部分，负责管理计算机的各种硬件和软件资源。

其中，设备管理是操作系统的主要功能之一，它涵盖了多个方面，旨在有效地管理和控制计算机系统中的各种设备。

本文将介绍操作系统中设备管理的主要功能。

设备驱动程序调度每个设备都需要对应的设备驱动程序，负责与操作系统进行交互并提供设备的功能。

设备管理的首要任务之一是调度设备驱动程序，确保设备能够被正确地初始化、配置和操作。

设备驱动程序调度策略的选择取决于多个因素，如设备的优先级、请求队列的长度等。

操作系统需要根据这些因素来决定选择哪个驱动程序来服务设备的请求，以提高设备的利用率和系统的性能。

设备分配与释放在多道程序环境下，多个进程可能同时请求访问某个设备。

设备管理的重要任务之一是有效地管理设备的分配与释放。

设备分配的目标是合理分配资源以满足各个进程的设备需求，并避免资源的浪费。

操作系统需要根据进程的优先级和策略来决定设备的分配方式，以确保资源能够得到有效利用。

设备释放的目标是当设备不再被进程使用时，及时释放设备资源以便其他进程使用。

操作系统需要监控设备的使用情况，并在适当的时候将设备资源返还给系统。

设备状态管理设备状态管理是设备管理的关键要素之一。

操作系统需要跟踪每个设备的状态，包括设备是否空闲、是否正在运行、是否发生错误等。

通过设备状态管理，操作系统能够及时检测设备的变化并做出相应的处理。

设备状态管理还包括处理设备的中断、故障和错误。

当设备发生中断或故障时，操作系统需要捕获相应的信号并对其进行处理，以确保系统的稳定性和可靠性。

设备性能优化设备管理还涉及到对设备性能的优化。

操作系统需要通过各种技术手段来提高设备的访问速度和效率。

其中一种常见的优化技术是设备缓存。

操作系统可以使用缓存技术来缓存设备的数据，以减少对设备的访问次数，提高数据的读写速度。

此外，操作系统还可以通过设备调度算法的优化，使得设备能够更加高效地响应进程的请求。

1、程序员利用系统调用打开I/O设备时，通常使用的设备标识是（）。

A.主设备号B.从设备号C.逻辑设备名D.物理设备名正确答案：C2、下列有关I/O接口的叙述中，错误的是（）。

A.I/O接口中CPU可访问的寄存器称为I/O端口B.状态端口和控制端口可以共用同一个寄存器C.采用统一编址方式时，CPU不能用访存指令访问I/O端口D.采用独立编址方式时，I/O端口地址和主存地址可能相同正确答案：C3、在采用中断I/O 方式控制打印输出的情况下，CPU 和打印控制接口中的I/O 端口之间交换的信息不可能是（）。

A.设备状态B.所打印的字符C.主存地址D.控制命令正确答案：C4、系统配置的通道数较少时可能产生“瓶颈”问题，解决此问题的有效方法是（）。

A.在设备上增设一些缓冲区B.增加设备到通道的通路C.采用虚拟设备技术D.提高CPU的速度正确答案：B5、下列I/O控制方式中，哪一个基本不需要硬件支持？（）A.程序轮询方式B.通道（I/O处理机）控制方式C.中断驱动控制方式D.内存直接存取（DMA）控制方式正确答案：A6、内部异常(内中断)可分为故障(fault)、陷阱(trap)和终止(abort)三类。

下列有关内部异常的叙述中，错误的是（）。

A.内部异常的检测由CPU内部逻辑实现B.内部异常的产生与当前执行指令相关C.内部异常的响应发生在指令执行过程中D.内部异常处理完后一定会重新返回到发生异常的指令继续执行正确答案：D7、在以下选项中，（）不属于操作系统提供给普通用户的可使用资源。

A.I/O设备B.中断机制C.存储器D.处理器正确答案：B8、中断系统一般是由相应的（）组成的。

A.软件B.固件C.硬件和软件D.硬件正确答案：C9、当中断发生后，相关中断处理的程序属于（）。

A.可能是用户程序也可能是操作系统程序B.用户程序C.操作系统程序D.既不是用户程序也不是操作系统程序正确答案：C10、处理外部中断时，应该由操作系统保存的是（）。

操作系统设备管理练习及答案设备管理练习题(一)单项选得题1．磁盘机属于( )。

A字符设备 B．存储型设备 c．输入输出型设备 D．虚拟设备2．对存储型设备，输入输出操作的信息是以( )为单位传输的。

A．位 B．字节 C．字D．块3．对输入输出设备，输入输出操作的信息传输单位为( )。

A．位 B．字符 C字 D．块4．在用户程序中通常用( )提出使用设备的要求。

A．设备类、相对号 B．设备的绝对号c．物理设备名 D．虚拟设备名5.使用户编制的程序与实际使用的物理设备无关是由( )功能实现的。

A.设备分配 B.设备驱动 c.虚拟设备 D.设备独立性6．启动磁盘执行—次输入输出操作时，( )是硬件设计时就固定的。

A寻找时间 B．延长时间 c．传送时间 D．一次I／O操作的总时间7 ( )调度算法总是从等待访问者中挑选时间最短的那个请求先执行。

A．先来先服务B．最短寻找时间优先 c．电梯 D单向扫描8．通道是一种( )。

A． I／O设备 B．设备控制器c．I／O处理机 D．I／O控制器9．操作系统设置( )，用来记录计算机系统所配置的独占设备类型、台数和分配情况 A．设备分配表 B．设备类表 c设备表 D．设备控制表10．设备的独立性是指( )。

A．设备具有独立执行I／O功能的一种特性 B．用户程序使用的设备与实际使用哪台设备无关的一种特性 c能独立实现设备共享的一种特性 D．设备驱动程序独立于具体使用的物理设备的一种特性11．( )总是从移动臂当前位置开始沿着臂的移动方向去选择离当前移动臂最近的那个柱面的访问者，若沿臂的移动方向无请求访问时，就改变臂的移动方向再选择。

A．先来先服务调度算法 B．最短寻找时间优先调度算法 c．电梯调度算法 D．单向扫描调度算法12．( )是用来存放通道程序首地址的主存固定单元。

A．Psw(程序状态字) B．CcW(通道命令) c．CAw(通道地址字) D．CSW(通道状态字)13．中央处理器执行用户提出的“请求启动外设”的要求时，会产生一个( )。

第6章设备管理习题与解答6.1 例题解析例6.2.1 何谓虚拟设备？请说明SPOOLing系统是如何实现虚拟设备的。

解本题的考核要点是虚拟设备的实现方法。

虚拟设备是指利用软件方法，比如SPOOLing系统，把独享设备分割为若干台逻辑上的独占的设备，使用户感受到系统有出若干独占设备在运行。

当然，系统中至少一台拥有物理设备，这是虚拟设备技术的基础。

SPOOLing系统又称“假脱机I/O系统”，其中心思想是，让共享的、高速的、大容量外存储器（比如，磁盘）来模拟若干台独占设备，使系统中的一台或少数几台独占设备变成多台可并行使用的虚拟设备。

SPOOLing系统主要管理外存上的输入井和输出井，以及内存中的输入缓冲区和输出缓冲区。

其管理进程主要有输入和输出进程，负责将输入数据装入到输入井，或者将输出井的数据送出。

它的特点是：提高了 I/O操作的速度；将独占设备改造为共享设备；实现了虚拟设备功能。

例 6.2.2 有关设备管理要领的下列叙述中，( )是不正确的。

A．通道是处理输入、输出的软件B．所有外围设备都由系统统一来管理C．来自通道的I/O中断事件由设备管理负责处理D．编制好的通道程序是存放在主存贮器中的E．由用户给出的设备编号是设备的绝对号解本题的考核要点是设备管理的基本概念。

(1) 通道是计算机上配置的一种专门用于输入输出的设备，是硬件的组成部分。

因此A是错误的。

(2) 目前常见I/O系统其外部设备的驱动和输入输出都由系统统一管理。

因此B是对的。

(3) 设备管理模块中的底层软件中配有专门处理设备中断的处理程序。

通道中断属于设备中断的一种。

因此C是对的。

(4) 通道设备自身只配有一个简单的处理装置（CPU），并不配有存储器，它所运行的通道程序全部来自内存。

因此D是对的。

(5) 系统在初启时为每台物理设备赋予一个绝对号，设备绝对号是相互独立的。

由用户给出的设备号只能是逻辑编号，由系统将逻辑号映射为绝对号。

因此E是错误的。

图4-1 Lab4_1运行结果讨论：如输入磁盘号为C，显示的磁盘信息是整个硬盘信息，而不是C盘分区的信息。

如输入磁盘号为D，显示的磁盘信息与如输入磁盘号为C显示的磁盘信息相同。

用磁盘I/O API函数读出的磁盘信息是从硬盘的主引导区得到。

六、实验心得体会通过本次实验，我了解了磁盘的物理组织，不同磁盘不同的物理构造，如SSD和HDD，了解了其特点，以及如何通过用户态的程序直接调用磁盘I/O API函数（DeviceIoControl），使程序可以根据输入的驱动器号读取驱动器中磁盘的基本信息。

本次实验调试过程的前半段，我是使用Windows 10进行的，遇到了一些类型转化以及无输出的问题，纠结了很久没有弄出来，但是在Windows Server 2016中，没有任何问题，可以直接运行。

以后调试程序应尽量在目标机器上调试，防止出现问题。

附录程序清单清单4-11.#include <windows.h>2.#include <iostream>ing namespace std;4.#include <winioctl.h>5.#include <string.h>6.7.struct Disk //关于 Disk 结构的定义8.{9.HANDLE handle;10. DISK_GEOMETRY disk_info;11.};12.13.Disk disk;14.HANDLE Floppy;15.static _int64 sector;16.bool flag;17.Disk physicDisk(char driverLetter);18.19.void main(void)20.{21.char DriverLetter;22. cout << "请输入磁盘号：a/c" << endl;23. cin >> DriverLetter;//选择要查看的磁盘24. disk = physicDisk(DriverLetter);25.}26.27.Disk physicDisk(char driverLetter) //28.{29. flag = true;30. DISK_GEOMETRY* temp = new DISK_GEOMETRY;31.char device[9] = "\\\\.\\c:";32. device[4] = driverLetter;33. Floppy = CreateFile(device, //将要打开的驱动器名34. GENERIC_READ, //存取的权限35. FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE, // 共享的权限36. NULL, //默认属性位37. OPEN_EXISTING, //创建驱动器的方式38. 0, //所创建的驱动器的属性39. NULL); //指向模板文件的句柄40.if (GetLastError() == ERROR_ALREADY_EXISTS) //如打开失败，返回错误代码41. {42. cout << "不能打开磁盘" << endl;43. cout << GetLastError() << endl;44. flag = false;45.return disk;46. }47.48.DWORD bytereturned;49.BOOL Result;50. disk.handle = Floppy;51. Result = DeviceIoControl(Floppy,52. IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRY,53. NULL,54. 0,55. temp,56.sizeof(*temp),57. &bytereturned,58. (LPOVERLAPPED)NULL);59.if (!Result) //如果失败，返回错误代码60. {61. cout << "打开失败" << endl;62. cout << "错误代码为：" << GetLastError() << endl;63. flag = false;64.return disk;65. }66.67. disk.disk_info = *temp;//输出整个物理磁盘的信息68. cout << driverLetter << "盘有: " << endl;69. cout << "柱面数为：" << (unsigned long)disk.disk_info.Cylinders.QuadPart << endl;70. cout << "每柱面的磁道数为：" << disk.disk_info.TracksPerCylinder << endl;71. cout << "每磁道的扇区数为：" << disk.disk_info.SectorsPerTrack << endl;72. cout << "每扇区的字节数为：" << disk.disk_info.BytesPerSector << endl;73. sector = disk.disk_info.Cylinders.QuadPart * (disk.disk_info.TracksPerCylinder) * (disk.disk_info.SectorsPerTrack);74.double DiskSize = (double)disk.disk_info.Cylinders.QuadPart * (disk.disk_info.TracksPerCylinder) * (disk.disk_info.SectorsPerTrack) * (disk.disk_info.BytesPerSector);75. cout << driverLetter << "盘所在磁盘总共有" << (long)sector << "个扇区" << endl;76. cout << "磁盘大为:" << DiskSize / (1024 * 1024) << "MB " << endl;77.delete temp;78.return disk;79.}。

操作系统五大管理功能包括哪些操作系统是计算机系统中的核心软件之一，它负责管理和控制计算机硬件资源的分配和使用。

操作系统的功能非常多样化，其中包括了五大管理功能。

本文将详细介绍这五大管理功能，并探讨它们在操作系统中的具体应用。

一、进程管理功能进程是指计算机中正在执行的程序，它是操作系统中最基本的执行单位。

进程管理功能主要包括进程创建、终止、调度和同步等。

进程创建是指操作系统根据用户的请求创建新的进程，分配必要的资源给予进程，并为进程设置初始状态。

进程终止是指当进程执行完任务或者出现错误时，操作系统终止该进程并释放其占用的资源。

进程调度是指操作系统按照一定的调度算法，将CPU的使用权分配给多个进程，以实现多道程序并发执行。

进程同步是指操作系统通过各种同步机制，来协调多个进程间的访问和资源竞争，避免发生死锁或竞态条件等问题。

二、内存管理功能内存管理功能主要负责管理计算机的主存储器（即内存），以实现进程的有效存储和访问。

内存管理功能包括内存分配、地址映射和内存保护等。

内存分配是指操作系统根据进程的需要，分配合适大小的连续内存空间给予进程，并维护一个内存分配表来记录内存的使用情况。

地址映射是指操作系统将逻辑地址转换为物理地址，以实现进程对内存的访问。

内存保护是指操作系统通过硬件或软件技术，限制进程对受保护内存区域的读写操作，保护进程的安全性和稳定性。

三、文件管理功能文件管理功能是指操作系统对计算机中文件的组织、存储和使用的管理控制。

文件管理功能包括文件的创建、打开、读写、关闭和删除等。

文件的创建是指操作系统根据用户的请求，创建一个新的文件，并为其分配磁盘空间。

文件的打开是指操作系统根据用户请求，将文件从磁盘载入内存，以便用户对文件进行读写操作。

文件的读写是指操作系统管理用户对文件的读取和写入操作，并保证数据的完整性和安全性。

文件的关闭是指操作系统将文件从内存中释放，并关闭文件指针，使其不能再被访问。

文件的删除是指操作系统根据用户的请求，将文件从磁盘中删除，并释放其占用的存储空间。

第七章设备管理习题7.3习题7.3.1、选择最合适的答案1．在下面的I/O控制方式中，需要CPU干预最少的方式是（）。

（A）程序I/O方式（B）中断驱动I/O控制方式（C）直接存储器访问DMA控制方式（D）I/O通道控制方式2．某操作系统中，采用中断驱动I/O控制方式，设中断时，CPU用1ms来处理中断请求，其它时间CPU完全用来计算，若系统时钟中断频率为100H Z，则，CPU的利用率为（）。

（A）60% （B）70%（C）80% （D）90%3．下列哪一条不是磁盘设备的特点（）。

（A）传输速率较高，以数据块为传输单位（B）一段时间内只允许一个用户（进程）访问（C）I/O控制方式常采用DMA方式（D）可以寻址，随机地读/写任意数据块4．利用通道实现了（）之间数据的快速传输。

（A）CPU和外设（B）内存和CPU（C）内存和外设（D）外设和外设5．假脱机技术中，对打印机的操作实际上是用对磁盘存储实现的，用以替代打印机的部分是指（）。

（A）共享设备（B）独占设备（C）虚拟设备（D）物理设备6．设从磁盘将一块数据传送到缓冲区所用时间为80μs，将缓冲区中数据传送到用户区所用时间为40μs，CPU处理数据所用时间为30μs，则处理该数据，采用单缓冲传送某磁盘数据，系统所用总时间为（）。

（A）120μs （B）110μs（C）150μs （D）70μs7．对于速率为9.6KB/s的数据通信来说，如果说设置一个具有8位的缓冲寄存器，则CPU中断时间和响应时间大约分别为（）。

（A）0.8ms，0.8ms （B）8ms，1ms（C）0.8ms，0.1ms （D）0.1ms，0.1ms8．在调试程序时，可以先把所有输出送屏幕显示而不必正式输出到打印设备，其运用了（）。

（A）SPOOLing技术（B）I/O重定向（C）共享技术（D）缓冲技术9．设备驱动程序是系统提供的一种通道程序，它专门用于在请求I/O的进程与设备控制器之间传输信息。