设备管理

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1）设备管理的基本概念

设备：设备是计算机系统与外界交互的工具，即用于输入/输出的外部设备（外设），管理机构即I/O系统。

I/O系统：由设备、控制器、通道、总线和I/O软件组成。

目标：提高设备的利用率，统一用户界面。

任务：分配和管理各个设备，控制其操作，完成设备与主存之间的数据交换。

功能：记录设备的状态、设备分配和释放、缓冲区管理、实现物理I/O设备操作、提供用户接口。

常用技术：通道技术、DMA技术、缓冲技术、Spooling技术（假脱机技术）。

2）设备的分类

• 按数据组织分类

块设备：以数据块为段位组织和传送数据信息（磁盘）

字符设备：以单个字符为段位来传送数据信息（交互式终端、打印机）

• 按资源分配角度分类

独占设备：一段时间内只允许一个用户（进程）访问（用户终端、打印机）

共享设备：一段时间内允许多个进程同时访问（磁盘）

虚拟设备：通过虚拟技术将一台独占设备变换为若干台供多个用户共享（Spooling技术实现）

• 按数据传输率分类

低速设备：几个字节到数百个字节每秒钟，键盘、鼠标和语音输入等

中速设备：数千字节到数万个字节每秒钟，行式打印机、激光打印机等

高速设备：数十万字节到数兆字节每秒钟，磁带机、磁盘机和光盘机等

3）磁盘管理

磁盘调度：采用适当的调度算法，使各进程对磁盘的平均访问时间最小。

磁盘的寻址信息由硬盘驱动号、圆柱面号、磁头号（记录面号）、数据块号（或扇区号）以及交换量组成。

硬/磁盘的主要技术指标：道密度、位密度、存储容量、平均存取时间、寻道时间、等待时间、数据传输率。

数据读取时间：通常由磁道搜索、扇区搜索、数据传输三个部分组成。

驱动调度：先来先服务、最短寻道时间优先、扫描算法、单向扫描调度算法。

3）磁盘管理：磁盘调度算法

先来先服务算法：该算法实际上不考虑访问者要求访问的物理位置，而只是考虑访问者提出访问请求的先后次序。有可能随时改变移动臂的方向。

最短寻找时间优先调度算法：从等待的访问者中挑选寻找时间最短的那个请求执行，而不管访问者的先后次序。这也有可能随时改变移动臂的方向。

电梯调度算法：从移动臂当前位置沿移动方向选择最近的那个柱面的访问者来执行，若该方向上无请求访问时，就改变臂的移动方向再选择。

单向扫描调度算法：不考虑访问者等待的先后次序，总是从0号柱面开始像里道扫描，按照各自所要访问的柱面位置的次序去选择访问者。在移动臂到达最后一个柱面后，立即快速返回到0号柱面，返回时不为任何的访问者提供服务，在返回到0号柱面后，再次进行扫描。

3）磁盘管理：磁盘清理和磁盘碎片整理

磁盘清理：清理系统垃圾文件，如：日志文件、临时文件、备份文件、应用程序生成的垃圾文件、网页缓存文件和历史记录等。

磁盘碎片整理：对电脑磁盘在长期使用过程中产生的碎片和凌乱文件重新整理，释放出更多的磁盘空间，可提高电脑的整体性能和运行速度。

考点1：磁盘性能

计算机中机械硬盘的性能指标不包括（）；

A、磁盘转速及容量

B、盘片及磁道数 √

C、容量及平均寻道时间

D、磁盘转速及平均寻道时间

其平均访问时间等于（）。

A、磁盘转速+平均等待时间

B、磁盘转速+平均寻道时间

C、平均数据传输时间+磁盘转速

D、平均寻道时间+平均等待时间 √

答案解析：

平均访问时间要把磁盘转速排除掉

考点2：磁盘调度算法

在磁盘移臂调度算法中，（）算法在返程时不响应进程访问磁盘的请求。

A、先来先服务

B、电梯调度

C、单向扫描 √

D、最短寻道时间优先

考点3：磁盘整理和磁盘碎片整理

在Windows系统中，磁盘碎片整理程序可以分析本地卷，以及合并卷上的可用空间使其称为连续的空闲区域，从而使系统可以更高效地访问（）。

A、存储器

B、高速缓冲存储器

C、文件或文件夹 √

D、磁盘空闲区

总结

磁盘管理

• 磁盘技术指标：道密度、存储容量、平均存取时间、寻道时间、等待时间、数据传输率
• 数据读取时间：通常由磁道搜索、扇区搜索、数据传输三个部分组成
• 磁盘调度算法
  • 先来先服务算法
  • 最短寻找时间优先调度算法
  • 电梯调度算法
  • 单向扫描调度算法
• 磁盘清理和磁盘碎片整理