第4章-IO设备管理-习题答案.doc

第4章 I/O设备管理
1.1 选择题
1、I/O设备的控制方式中比DMA方式效率高的是（ C ）。
A．询问方式 B．中断方式
C．通道方式 D．以上都不是
2、在下面的I/O控制方式中，需要CPU干预最少的方式是（ D ）。
A．询问方式 B．中断方式
C．DMA方式 D．通道方式
3、关于设备管理的下列叙述中，不正确的是（ A ）。
A．通道是处理输入、输出的软件
B．所有外围设备的启动工作都由系统统一来做
C．来自通道的I/O中断事件由设备管理模块负责处理
D．编制好的通道程序可存放在主存储器中
4、Spooling技术是一种实现虚拟（ B ）的技术。
A. 处理器　　 B. 设备
C. 存储器 　　　　 D. 链路
5、引入缓冲机制的主要目的是（ A ）。
A. 改善CPU和I/O设备之间速度不匹配的问题
B. 节省内存使用
C. 提高CPU的运行频率
D. 提高I/O设备的利用率
6、在操作系统中，用户在使用I/O设备时，通常采用（ C ）。
A．物理设备名 B．虚拟设备名
C．逻辑设备名 D．设备牌号
7、若外存的空闲块管理采用32位的位示图法，块号、位号和字号均从0开始编号，则块号为145对应位示图中的位置是（ A ）。
A．字号4，位号17 B．字号4，位号18
C．字号5，位号17 D．字号5，位号18
8、硬盘上的文件以（ A ）单位进行读写。
A．物理块 B．记录
C．柱面 D．簇
9、单核单处理器系统中，可并行工作的是（ D ）。
I 进程与进程 II 处理器与设备 III 处理器与通道 IV 设备与设备
A．I、II和III B. I、II和IV
C. I、III和IV D. II、III和IV
10、I/O设备发出的I/O中断属于（ A ）。
A．外中断 B．内中断 C．陷入 D．异常
11、下列算法不属于硬盘驱动臂调度算法的是（ D ）。
A．先来先服务算法 B．最短查找时间优先算法
C．扫描算法 D．时间片轮转调度算法
12、硬盘驱动臂调度算法中的（ B ）可能会随时改变移动臂的运动方向。
A．电梯调度算法　 B．先来先服务算法
C．扫描算法 　D．优先级调度算法

1.2 填空题
1、通道是专门负责输入/输出操作的（ 处理器 ）。
2、设备从数据传输交换的单位可以分为（ 块设备 ）和字符设备。
3、按操作特性分类可把外部设备分为（ 存储设备 ）和输入/输出（I/O）设备。
4、Spooling系统中，任务执行时，从外存上的（ 输入井 ）中读取信息，并把任务的执行结果暂时存放在外存上的（ 输出井 ）中。
5、 缓冲区的设置可分为单缓冲、（ 双缓冲 ）、（ 循环缓冲 ）和缓冲池。
6、逻辑设备表（LUT）的主要功能是实现（ 设备独立性 ）。
7、I/O进行设备分配时所需的表格主要有（ 系统设备表 ）、设备控制表、控制器控制表和通道控制表。

1.3 简答题
1、操作系统的设备管理模块包含哪些主要机制以提升性能？
答：
l 实现设备的并行性：一方面是设备要与CPU并行；另一方面，设备之间也要并行。
l 提高设备的利用率：在进行设备分配时系统通常采用动态分配方式；对于独占设备采用虚拟技术将其改造为共享设备，从而实现设备的动态分配，并避免死锁的发生。
l 平滑CPU和外设速度差异：设备的速率相对CPU而言要慢得多；为了平滑两者之间的差异，提高系统的效率，在设备管理中采用多种缓冲技术。
l 实现设备的独立性：设备管理通过屏蔽设备的物理特性，从而实现设备的独立性，方便用户的使用。

2、输入数据时，如果采用中断控制方式，系统工作过程包含哪些步骤？
答：
l 进程需要数据时，将允许启动和中断的控制字写人设备控制状态寄存器中，启动该设备进行输入操作。
l 该程序放弃处理器，等待输入的完成；操作系统进程调度程序调度其他就绪进程使用处理器。
l 当输入完成时，输入设备通过中断请求向CPU发出中断请求信号。CPU在接收到中断信号之后，转向中断处理程序。
l 中断处理程序首先保护现场，然后把输人缓冲寄存器中的数据传送到某特定单元中，同时将等待输人完成的进程唤醒，进人就绪状态，最后恢复现场，并返回被中断的进程继续执行。
l 在以后的某一时刻，操作系统进程调度程序选中提出的请求并得到获取数据的进程，该进程从约定的内存单元中取出数据继续工作。

3、当一个进程输出数据时，缓冲机制的工作过程包含哪些步骤？

答：
l 当一个进程输出数据时，先向系统申请一块内存作为输出缓冲区；
l 将输出数据高速输出到缓冲区；
l 不断把数据填到缓冲区，直到缓冲区被装满为止；
l 进程继续运行，同时，系统将缓冲区内容输出至I/O设备。

4、操作系统通常把I/O软件组织成哪几个层次？
答：
操作系统通常把I/O软件组织成4个层次：
l I/O中断处理程序；
l I/O设备驱动程序；
l 与设备无关的操作系统I/O软件；
l 用户层I/O软件。

5、SPOOLing系统的优点是什么？
答：
l 提高了I/O速度：对数据进行的I/O操作，已从对低速I/O设备进行的I/O演变为对输入井或输出井中数据的存取，如同脱机输入输出一样，提高了I/O速度，缓和了CPU与低速I/O设备之间速度不匹配的矛盾。
l 设备不被任何进程独占：在SPOOLing系统中，实际上并为任何进程分配设备，而只是在输入井或输出井中为进程分配一存储区和建立一张I/O请求表。
l 实现了虚拟设备功能：宏观上是多个进程在同时使用一台独占设备，而对每个进程而言，感觉是各自独占一个逻辑设备，SPOOLing系统将独占设备变换为若干台逻辑设备。

1.4 解答题
1、系统将一批数据以串行方式从某输入设备送至硬盘，请问如何将下述串行工作流程改造为外设与外设间的并行工作方式：
l 将一块数据读入内存缓冲区，等待输入结束；
l 启动硬盘设备将缓冲区中的数据写盘；
l 等待写盘结束；
l 重复上述步骤，直至数据传输结束。
答：
将下述串行工作流程改造为外设与外设间的并行工作的方法是设置双缓冲区A、B，工作流程如下：
l 将一块数据读入缓冲区A，等待输入结束；
l 将缓冲区A中的数据“写盘”，输入设备读下一块数据到缓冲区B；
l 等待”写盘”和“读数”两个操作结束；
l 重复上述步骤，直至数据传输结束

2、假设一个可移动磁头的硬盘具有200个磁道，其编号为０～199，当前它刚刚结束了125道的存取，正在处理149道的服务请求，假设系统当前磁道请求序列为：88，147，95，177，94，150，102，175，138。试问分别采用先来先服务算法电梯调度算法，磁头将如何移动？
答：
先来先服务算法：
当前149
下一磁道
88
147
95
177
94
150
102
175
138

移动距离
61
59
52
82
83
56
48
73
37
总的磁道移动数为：61+59+52+82+83+56+48+73+37=551
电梯调度算法：
当前149
下一磁道
150
175
177
147
138
102
95
94
88

移动距离
1
25
2
30
9
36
7
1
6
总的磁道移动数为：1+25+2+30+9+36+7+1+6=117

3、假定当前磁头位于100号磁道，进程对磁道的请求序列依次为55，58，39，18，90，160，150，38，180。当采用最短查找时间优先算法时，总的移动的磁道数分别是多少？
答：
磁道服务序列依次为：90，58，55，39，38，18，150，160，180
移动的磁道数分别是：10，32，3，16，1，20，132，10，20
总的移动的磁道数是：244