什么是设备管理？设备管理的重要性主要体现在哪些方面？

正确答案：1．设备管理是指计算机系统中除了CPU和内存以外的所有输入/输出设备的管理。除了进行实际I/O操作的设备外也包括了诸如设备控制器、DMA控制器、中断控制器、通道等支持设备。设备管理是操作系统重要而又基本的组成部分特别是在一个多用户配备种类繁多的输入/输出设备的计算机系统中更需要对这些设备进行统一的管理。 2．设备的分类 现代计算机系统配有各种类型的外部设备除了显示器、键盘、打印机、磁带、磁盘等外又出现了光盘、扫描仪、图形数字化仪、鼠标、激光打印机、声音输入输出设备等种类繁多可以从不同的角度为它们进行分类。 (1) 按设备的工作特性分类：有存储设备和输入输出； (2) 按设备上数据组织方式分类：有块设备和字符设备两种； (3) 按资源分配的角度分类：有独占设备、共享设备和虚拟设备。 3．设备管理的目标和功能 (1) 操作系统设备管理的目标： 向用户提供使用外部设备的方便、统一的接口按照用户的要求和设备的类型控制设备工作完成用户的输入输出请求。 充分利用中断技术、通道技术和缓冲技术提高CPU与设备、设备与设备之间的并行工 作能力以充分利用设备资源提高外部设备的使用效率。 设备管理就是要保证在多道程序环境下当多个进程竞争使用设备时按照一定的策略分配和管理设备以使系统能有效不紊地工作。 (2)设备管理的功能： 为实现上述目标设备管理应具有如下功能： 设备分配和回收； 管理输入/输出缓冲区； 设备驱动涉及物理I/O操作； 外部设备中断处理： 虚拟设备及其实现。 4．输入输出控制方式： 外部设备虽然种类繁多但它们都是在主机的控制下进行工作的。CPU对外部设备控制方式主要有以下四种： (1) 循环测试I/O方式：利用I/O测试设备的忙闲。若设备不忙则执行输入或输出指令：若设备忙则I/O测试指令不断对该设备进行测试直到设备空闲为止。这种方式使CPU花费很多时间在I/O是否完成的循环测试中造成极大浪费。 (2) 中断处理方式：引入中断之后每当设备完成I/O操作便以中断请求方式通知CPU然后进行相应处理。但由于CPU直接控制输入输出操作每传送一个单位的信息都要发生一次中断因而仍然消耗大量CPU时间。 (3) 直接内存存取(DMA)方式：DMA方式用于高速外部设备与内存之间批量数据的传输。它使用一个专门的DMA控制器采用偷窃总线控制权的方法由DMA控制器发送出内存地址和发出内存读、内存写或者设备读设备写的控制信号来完成内存与设备之间的直接数据传送而不用CPU干预。当本次DMA传送的数据全部完成时才产生中断请求 CPU进行结束处理。 (4) 通道方式：通道是n个用来控制外部设备工作的硬件机构相当于一个功能简单的处理机。通道是独立于CPU的专门负责数据输入输出传输工作它对外部设备实现统一管理代替CPU对I/O操作进行控制从而使CPU操作可以与CPU并行工作。通道是实现计算和传输并行的基础以提高整个系统的效率。
1．设备管理是指计算机系统中除了CPU和内存以外的所有输入/输出设备的管理。除了进行实际I/O操作的设备外，也包括了诸如设备控制器、DMA控制器、中断控制器、通道等支持设备。设备管理是操作系统重要而又基本的组成部分，特别是在一个多用户，配备种类繁多的输入/输出设备的计算机系统中，更需要对这些设备进行统一的管理。 2．设备的分类 现代计算机系统配有各种类型的外部设备，除了显示器、键盘、打印机、磁带、磁盘等外，又出现了光盘、扫描仪、图形数字化仪、鼠标、激光打印机、声音输入输出设备等，种类繁多，可以从不同的角度为它们进行分类。 (1) 按设备的工作特性分类：有存储设备和输入输出； (2) 按设备上数据组织方式分类：有块设备和字符设备两种； (3) 按资源分配的角度分类：有独占设备、共享设备和虚拟设备。 3．设备管理的目标和功能 (1) 操作系统设备管理的目标： 向用户提供使用外部设备的方便、统一的接口，按照用户的要求和设备的类型，控制设备工作，完成用户的输入输出请求。 充分利用中断技术、通道技术和缓冲技术，提高CPU与设备、设备与设备之间的并行工 作能力，以充分利用设备资源提高外部设备的使用效率。 设备管理就是要保证在多道程序环境下，当多个进程竞争使用设备时，按照一定的策略分配和管理设备，以使系统能有效不紊地工作。 (2)设备管理的功能： 为实现上述目标，设备管理应具有如下功能： 设备分配和回收； 管理输入/输出缓冲区； 设备驱动，涉及物理I/O操作； 外部设备中断处理： 虚拟设备及其实现。 4．输入输出控制方式： 外部设备虽然种类繁多，但它们都是在主机的控制下进行工作的。CPU对外部设备控制方式主要有以下四种： (1) 循环测试I/O方式：利用I/O测试设备的忙闲。若设备不忙，则执行输入或输出指令：若设备忙，则I/O测试指令不断对该设备进行测试，直到设备空闲为止。这种方式使CPU花费很多时间在I/O是否完成的循环测试中，造成极大浪费。 (2) 中断处理方式：引入中断之后，每当设备完成I/O操作，便以中断请求方式通知CPU，然后进行相应处理。但由于CPU直接控制输入输出操作，每传送一个单位的信息，都要发生一次中断，因而仍然消耗大量CPU时间。 (3) 直接内存存取(DMA)方式：DMA方式用于高速外部设备与内存之间批量数据的传输。它使用一个专门的DMA控制器，采用偷窃总线控制权的方法，由DMA控制器发送出内存地址和发出内存读、内存写或者设备读，设备写的控制信号来完成内存与设备之间的直接数据传送，而不用CPU干预。当本次DMA传送的数据全部完成时，才产生中断，请求 CPU进行结束处理。 (4) 通道方式：通道是n个用来控制外部设备工作的硬件机构，相当于一个功能简单的处理机。通道是独立于CPU的，专门负责数据输入输出传输工作，它对外部设备实现统一管理，代替CPU对I/O操作进行控制，从而使CPU操作可以与CPU并行工作。通道是实现计算和传输并行的基础，以提高整个系统的效率。