求一个详细的解答，越详细越好。

3.简述I/O四种控制方式、特点及发展演变的原则和宗旨。
4.简述存储管理的五大功能。

TechWhizKid参考GPT回答：

问题1：

先来先服务（FCFS）：

平均周转时间 = (3+7+9+12+12)/5 = 8.6
平均带权周转时间 = (1+1.17+2.25+2.4+6)/5 = 2.76

短进程优先（SJF）：

注意：E进程在到达时间8时才能开始执行，所以其开始时间应该是8，不可能是3。这是一个错误。SJF算法需要确保只有在进程到达之后，才能被调度执行。

问题2：

（1）由于物理地址的结构长度为18位，其中11～17位表示页号，0～10位表示页内偏移量。因此页号有7位，页内偏移量有11位

。主存容量最大可为2^18 = 256 KB。由于页内偏移量为11位，每块有2^11 = 2 KB。总共有2^7 = 128块。

（2）每页有2^11 = 2048个字节，因此1500字节位于第1500 / 2048 = 0.73，即第0页。在2号块中，因此，其对应的物理地址为2 * 2048 + 1500 = 4604。

问题3：

（1）按FIFO，访问序列为1、2、0、4、1、3、4、2、4，当内存块为3时，先将1、2、0放入内存，然后第4页产生缺页中断，需要淘汰第1页。再次访问1页时，产生缺页中断，淘汰第2页。访问第3页时，产生缺页中断，淘汰第0页。然后访问第4页时，不产生缺页中断。访问第2页时，产生缺页中断，淘汰第4页。再次访问第4页时，产生缺页中断，淘汰第1页。因此，总共产生了5次缺页中断，依次淘汰的页号是1、2、0、4、1。

（2）按LRU，访问序列为1、2、0、4、1、3、4、2、4，当内存块为3时，先将1、2、0放入内存，然后第4页产生缺页中断，需要淘汰最久未使用的第1页。再次访问1页时，产生缺页中断，淘汰最久未使用的第2页。访问第3页时，产生缺页中断，淘汰最久未使用的第0页。然后访问第4页时，不产生缺页中断。访问第2页时，产生缺页中断，淘汰最久未使用的第1页。再次访问第4页时，不产生缺页中断。因此，总共产生了4次缺页中断，依次淘汰的页号是1、2、0、1。

问题4：

（1）购票者之间是互斥关系，因为售票员每次只能服务一个购票者。

（2）P、V操作的伪代码描述购票者的工作过程：

// n 表示可容纳的购票者数量
Semaphore mutex = 1; // 互斥信号量，售票员只能给一个购票者服务
Semaphore tickets = n; // 可进入的购票者数量

P(tickets) // 等待可以进入
P(mutex) // 等待售票员服务
// 购票过程
V(mutex) // 售

票结束，释放售票员
V(tickets) // 离开，释放位置

问题5：

I/O四种控制方式包括：

1. 程序控制I/O：CPU直接进行I/O操作。优点是简单易用，缺点是CPU在等待I/O操作完成时不能做其他事情。
2. 中断驱动I/O：I/O设备在需要CPU时产生中断。优点是可以让CPU在等待I/O操作完成时做其他事情，缺点是对CPU的中断处理能力有较高的要求。
3. DMA（Direct Memory Access）：DMA控制器在I/O设备和内存间直接传送数据，不需要CPU参与。优点是可以减轻CPU的负担，缺点是需要专门的DMA控制器。
4. I/O通道：相当于专门的I/O处理器，可以处理复杂的I/O操作，进一步减轻CPU的负担。

这四种方式的发展演变原则和宗旨是减轻CPU的负担，提高系统的并行性，增强系统的效率。

问题6：

存储管理的五大功能包括：

1. 存储空间的分配：操作系统要负责对各个进程的存储需求进行满足。
2. 存储保护：防止进程之间对存储空间的非法访问。
3. 地址映射：将用户地址空间映射到物理地址空间。
4. 内存调度：管理进程的内存需求，决定哪些进程的内存需求可以立即得到满足，哪些需求需要等待。
5. 存储回收：在进程释放内存后，操作系统要负责回收并管理这部分内存。

回答引自chatgpt
I/O 四种控制方式及其特点：
程序查询方式：程序主动查询设备状态，适合于处理时间短、频率低的设备，简单可靠，但需要程序消耗大量时间轮询设备状态，效率低。
中断方式：设备向 CPU 发送中断请求，CPU 暂停当前执行的程序，转而处理中断请求，适合于处理时间短、频率低的设备，能够提高效率，但需要处理中断的额外开销。
DMA 方式：磁盘、网络等设备利用 DMA 控制器直接读写内存，不需要 CPU 参与，适合于高速数据传输和处理，能够减少 CPU 占用率，但需要专门的 DMA 控制器。
通道方式：每个设备都有独立的控制器，可以独立地向内存进行数据传输，通道控制器可以进行多个设备的并行控制，适合于高速的数据传输和处理，但需要专门的通道控制器和设备接口。
I/O 发展演变的原则和宗旨：

降低 CPU 的占有率，提高系统效率。
支持多种 I/O 控制方式，使系统更加灵活。
提高 I/O 中断处理的效率，减少系统的开销。
提供高速的数据传输和处理能力，满足数据密集型应用的需求。
存储管理的五大功能：
内存分配：为进程分配物理内存空间，并记录每个进程分配的内存大小。
内存保护：对内存进行访问控制，防止进程越界访问或非法访问。
内存共享：多个进程可以共享同一段物理内存空间，提高资源利用率。
内存回收：回收进程不再使用的内存空间，释放给其他进程使用。
虚拟内存管理：将物理内存与虚拟内存映射，使得进程可以使用比物理内存更大的地址空间，提高系统的可用性和性能。

• 关于该问题，我找了一篇非常好的博客，你可以看看是否有帮助，链接：计算机组成原理——输入输出设备（I/O设备）

3：参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/533314954
4：参考： https://blog.csdn.net/ai977313677/article/details/72799664/

来自GPT的回答：

当提供一个详细的解答时，我将尽力提供相关的信息和细节。以下是对您提出的问题的详细回答：

I/O四种控制方式、特点及发展演变的原则和宗旨：
I/O（Input/Output）是计算机系统中与外部设备进行数据交换的过程。在计算机系统中，有四种常见的I/O控制方式，它们具有不同的特点和用途。这些方式包括：

程序控制方式：由CPU直接控制I/O操作的开始和结束，它需要CPU主动参与每一次的数据传输。特点是控制灵活，但对CPU的开销较大。
中断驱动方式：外部设备通过中断信号通知CPU进行I/O操作。当外部设备准备好数据时，它会触发一个中断请求，使得CPU停止当前任务，转而处理I/O操作。特点是CPU可以并发处理多个I/O设备，但中断处理可能引入一定的延迟。
DMA（Direct Memory Access）方式：通过DMA控制器实现数据的直接传输，无需CPU的直接干预。DMA控制器可以独立地读写内存，从而释放CPU的负担，提高系统效率。特点是高效率的数据传输，但需要专门的硬件支持。
通道方式：通道是一种特殊的硬件设备，用于处理高速数据传输。通道可以独立地执行I/O操作，而不需要CPU的干预。通道与主存之间通过DMA进行数据传输。特点是高速的数据传输和高效的I/O操作，适用于大容量数据传输和高性能需求。
I/O控制方式的发展演变的原则和宗旨是提高系统的性能和效率，减少CPU的负担，实现高速、高效的数据传输。随着计算机技术的发展，硬件设备和通信技术的进步，I/O控制方式也在不断演进和优化，以满足不同应用场景的需求。

存储管理的五大功能：
存储管理是操作系统中的一个重要组成部分，负责管理计算机系统中的存储资源。它的主要功能包括：

内存分配和回收：存储管理负责将可用的内存空间分配给进程，并在进程终止或释放内存时回收已使用的内存。它需要进行合理的内存分区和管理，以充分利用系统的内存资源。

内存保护：存储管理需要确保各个进程之间的内存空间相互隔离，防止一个进程越界访问其他进程的内存。它通过访问权限控制和地址空间隔离等机制来实现内存保护。

虚拟存储管理：虚拟存储管理将物理内存和辅助存储（如硬盘）结合起来，形成一个逻辑上连续的地址空间，提供比物理内存更大的地址空间给进程使用。它通过页面置换算法和页面调度策略来管理内存中的页面，实现内存的动态分配和置换。

内存共享：存储管理需要提供机制来实现不同进程之间的内存共享，使它们可以访问和修改同一块内存区域。内存共享可以提高系统的并发性和通信效率。

次级存储管理：存储管理还涉及到次级存储的管理，包括硬盘、光盘等外部存储设备。它负责将数据从次级存储加载到内存中，并在需要时将内存中的数据写回次级存储。

这些功能共同协作，确保系统中的存储资源得到高效利用，进程能够正常运行并共享必要的数据。

希望以上的解答能够满足您的需求，如有任何进一步的问题，请随时提问。

有用望采纳：
问题1：
先来先服务调度算法：

平均周转时间 = (3+7+9+12+12) / 5 = 8.60
平均带权周转时间 = (1.00 + 1.17 + 2.25 + 2.40 + 6.00) / 5 = 2.56 (保留两位小数)

短进程优先调度算法：

问题2：
(1) 主存容量最大可为 128 KB（因为11~17位表示页号，最多可以有 2^7 = 128 个页，每页长度为 2^11 = 2048 B = 2 KB）

每块大小为 2048 B = 2 KB

共有 7 个块（块号从 0 开始）

(2) 相对地址 1500 应在 2 号页内，因为 1500 的二进制表示是 10111011100，其中 11~17 位表示页号，为二进制的 111 （即十进制的 7），所以它在 7 号块中

该相对地址对应的绝对地址为： 7 * 2048 + 1500 = 15316

问题3：
I/O 四种控制方式及特点：

1. 程序查询方式（PIO）：由 CPU 主动向 I/O 设备请求数据或发送数据。缺点是 CPU 占用率高，因为CPU使用轮询方式来查询I/O设备，在等待I/O设备响应的过程中，CPU不能执行其他任务，CPU利用率低，不适合大量数据访问。

2. 直接内存访问方式（DMA）：通过 DMA 控制器控制数据传输，CPU 只需要发起读和写的命令，由 DMA 控制器负责数据传输。缺点是需要一些硬件支持。

3. 中断驱动方式（Interrupt-Driven I/O）：I/O 控制器向 CPU 发送中断信号，CPU 响应中断，从而进行数据传输。同时，CPU 可以进行其他操作，提高了 CPU 利用率。但中断也会引起CPU上下文切换开销，而且需要一定的硬件支持。

4. 通道方式（Channel I/O）：I/O 设备与 CPU 之间增加特殊的处理器（通道控制器），使 I/O 设备能够直接与主存进行数据传输。该方式的性能最优，但需要较高的硬件支持。

发展演变的原则和宗旨：

1. 设备独立性原则：使I/O系统中的硬件和软件能够独立地演进，使不同设备的差异对软件编写的影响降到最低。

2. 块设备驱动程序：将I/O设备分为块设备和字符设备，其中字符设备类似如打印机等常见外接设备，块设备指硬盘等。利用块设备驱动程序，使得块设备的数据可直接传输至某个缓冲区，再从该缓冲区传输至应用程序。

3. 设备文件访问机制：I/O系统将所有的设备都看做文件，开发者可以通过与常规文件访问机制相同的API访问I/O设备。例如，Linux的/dev目录中存储了很多设备文件，只需要像访问文件一样对其进行读写。

4. 策略控制方法：操作系统设计人员通过策略控制方法来提高I/O系统的效率，如各种缓存技术，I/O调度算法，预取等。

5. 设备独享原则：操作系统保证不同任务之间的数据不会串到一起，设备或I/O通道的资源也尽量独享，保证数据的一致性和安全性。

问题4：
存储管理是操作系统中至关重要的一部分，主要负责管理计算机中的存储资源。其中存储管理的五大主要功能包括：

1. 分配与回收内存空间：存储管理负责管理主存储器和虚拟存储器中的空间，以及文件存储器的存储空间。通过分配和回收的方式来最大化地利用内存空间。

2. 保护与共享：存储管理必须确保在多个进程间对存储资源的访问是安全的。它需要保护不同进程之间的正常访问，同时也需要允许不同进程之间对共享数据的访问。

3. 地址映射：由于操作系统涉及到虚拟内存管理等一些功能，所以存储管理必须确保逻辑地址能够被映射到物理地址。这个过程也包括了虚拟存储器中的地址空间映射和页表管理。

4. 存储分配策略：存储管理负责控制主存储器中的进程分配策略，这也就包括动态分区，固定分区，伙伴算法等一系列分配策略。

5. 虚拟存储器管理：在存储管理中，虚拟存储器是一个重要的概念。通过将主存储器和辅助存储器结合起来，虚拟存储器可以扩充主存储器的作用和实现进程的可虚拟化。这个过程还包括了页面置换算法等一些关键的管理操作。

以上这些存储管理的功能可以帮助计算机系统优化内存资源的使用和提高计算机程序的性能，也帮助了操作系统更加高效精准地管理和保护计算机存储资源。

四种 I/O控制方式
非常详细

四种 I/O控制方式_常用的io控制方式有哪四种_蟑螂恶霸qaq的博客-CSDN博客 https://www.jianshu.com/p/eb5b9c539c3eI/O控制方式设备管理的主要任务之一是控制设备和内存或处理机之间的数据传送，外围设备和内存之间的输入/输出控制方式有四种，下面分别介绍。1 程序直接控制方式在早期的计算机中，由于无中断机构，处理机对I/O设备的控制采用程序直接控制方式，或称为忙-等待方式。如图(a)所示，计算机从外部设备读取数据到存储器，每次读一个字的数据。对读入的每个字，CPU需要对外设状态进行循环检查，直到确定该字已经在I/O控制器的.._常用的io控制方式有哪四种 https://blog.csdn.net/qq_34548229/article/details/106055067