第五章 设备管理答案.docx

第五章 设备管理
一、单项选择题
1、在操作系统中，用户在使用I/O设备时，通常采用（ B ）。
A.物理设备名 B.逻辑设备名 C.虚拟设备名 D.设备牌号
2、 操作系统中采用缓冲技术的目的是为了增强系统（ D ）的能力。
A.串行操作 B. 控制操作 C.重执操作 D.并行操作
3、操作系统采用缓冲技术，能够减少对CPU的（ A ）次数，从而提高资源的利用率。
A. 中断 B.访问 C. 控制 D. 依赖
4、CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为了解决这一矛盾，可采用（ C ）。
A.并行技术 B.通道技术 C.缓冲技术 D.虚存技术
5、 缓冲技术用于（ C ）。
A. 提高主机和设备交换信息的速度 B 提供主、辅存接口 C提高设备利用率 D扩充相对地址空间
6、通道是一种（ C ）。
A.I/O端口 B.数据通道 C.I/O专用处理机 D.软件工具
7、设备管理的主要程序之一是设备分配程序，当进程请求在内存和外设之间传送信息时，设备分配程序分配设备的过程通常是（A ）。
A、先分配设备，再分配控制器，最后分配通道 B、先分配控制器，再分配设备，最后分配通道
C、先分配通道，再分配设备，最后分配控制器 D、先分配通道，再分配控制器，最后分配设备
8、下列描述中，不是设备管理的功能的是（ C ）。
A．实现外围设备的分配与回收 B．缓冲管理与地址转换 C．实现按名存取 D．实现I/O操作
9、用户编制的程序与实际使用的物理设备无关是由（ D ）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
10、SPOOLing技术利用于（ B ）。
A.外设概念 B.虚拟设备概念 C.磁带概念 D.存储概念
11、采用SPOOLing技术的目的是（ A ）。
A.提高独占设备的利用率 B.提高主机效率 C.减轻用户编程负担 D.提高程序的运行速度
12、采用假脱机技术的目的是（ A ）。
A、提高外设和主机的利用率 B、提高内存和主机效率 C、减轻用户编程负担 D、提高程序的运行速度
13、假脱机技术一般不适用于（ C ）。
A、分时系统 B、多道批处理系统 C、网络操作系统 D、多处理机系统
14．虚拟设备是指( C)。A允许用户使用比系统中具有的物理设备更多的设备 B．允许用户以标准化方式来使用物理设备 c．把共享设备模拟独占设备 D．允许用户程序不必全部装入主存便可使用系统中的设备
15．对存储型设备，输入输出操作的信息是以( D  )为单位传输的。 A．位   B．字节   C．字 D．块
16.使用户编制的程序与实际使用的物理设备无关是由( D)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
17．启动磁盘执行—次输入输出操作时，(C   )是硬件设计时就固定的。 A寻道时间   B．启动时间 c．传送时间 D．一次I／O操作的总时间
18．操作系统设置( A)，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
19．设备的独立性是指( B  )。 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
20．(C )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
二、填空题
1、操作系统中对外围设备的启动和控制工作由___设备管理部分___完成。2、从资源分配的角度看，可以把设备分为 独占设备 （如打印机）、 共享设备 （如磁盘）和 虚拟设备 。虚拟设备是通过 虚拟 技术把 一台 设备变成能为若干用户 同时使用 的设备。常用的设备分配算法是 先请求先服务分配算法 和 优先级最高者优先算法 。
5、 设备控制器 是控制设备动作的核心模块，如设备的打开、关闭、读、写等，用来控制设备上数据的传输。6、SPOOLing系统一般分为四个部分：存输入、 井管理程序 、 缓输出程序 和取输出，其中中间的两部分负责对输入井和输出井进行管理。7．只能让一个作业独占使用的设备称为___独占设备___。可以让几个作业同时使用的设备称为___共享设备___。 9．用共享设备来模拟独占设备的工作．把独占设备改造成可共享的，这种模拟的独占设备称为___虚拟设备___。 10．计算机系统为每台设备确定一个编号，以便区分和识别，这个确定的编号成为设备的___绝对号___。
11. __设备独立性____是指用户编制程序时使用的设备与实际使用哪台设备无关的特性   12.操作系统用___设备分配表___记录计算机系统所配置的独占设备类型、台数和分配情况等。 13．要确定磁盘上一个块所在的位置必须给出三个参数：___柱面号___ 、___磁头号___和___扇区号___   14．为了减少移动臂进行移动所花费的时间，每个文件的信息不是按盘面上的___磁道___顺序存放满一个盘面后，再放到另一个盘面上，而是按__柱面____存放。   15.常用的移臂调度算法有__先来先服务算法____、最短寻找时间优先算法、__电梯调度算法____和___单向扫描调度算法___   
16．每一条通道命令规定了设备的一种操作，一般都由命令码、__数据主存地址____、__传送字节数____及标志码等四部分组成。22_通道地址字_是用来存放通道程序首地址的主存固定单元。 17．磁道调度算法中除了先来先服务调度算法外，其余三种调度算法都是根据欲访问者的__柱面位置____来进行调度的。18．对于一个能预知处理要求的信息采用___优化分配___可以提高系统的效率。 19.主存储器与外围设备之间传送信息的输入输出操作由__通道____完成。20．操作系统用由计算机硬件提供的一组___通道命令___来规定通道执行一次输入输出应做的工作。
三、简答题
1、为什么要引入缓冲技术？设置缓冲区的原则是什么？答：引入缓冲技术的主要目的是：（1）解决信息的到达率和离去率不一致的矛盾；（2）换存起中转站的作用；（3）使得一次输入的信息能多次使用。
设备缓冲区的原则是：如果数据到达率与离去率相差很大，则可采用单缓冲方式；如果信息的输入和输出率相同（或相差不大）时，则可用双缓冲区；对于阵发性的输入、输出，可以设立多个缓冲区。
2、设备驱动进程执行的主要功能是什么？发挥硬件的性能
启动硬件设置的高级功能

3．简述寻找时间，延迟时间和传送时间的含义。寻找时间是指磁头在移动臂带动下移动到指定柱面所花的时间；延迟时间是指扇区旋转到磁头下所需的时间；传送时间是指由磁头进行读写完成信息传送的时间

4．简述SPOOL系统的组成。 SPOOL系统由三部分程序组成：预输入程序、井管理程序和缓输出程序。预输入程序把作业流中的每个作业的初始信息传送到输入井中保存；井管理程序既负责从输入井中读出信息供用户使用，也负责把作业产生的结果保存到输出井中去；缓输出程序负责把输出井中的作业结果打印输出。

(四)计算题
1．若有一个磁盘共有l00个柱面，每个柱面上有8个磁道，每个盘面被划分成4个扇区。现有一个含3200逻辑记录的文件，逻辑记录的大小与扇面的大小一致，该文件以顺序结构的形式被存放到磁盘上。柱面、磁道、扇区以及逻辑记录的编号均从“0”开始。文件信息从0柱面、0磁道、0扇区开始存放，请问：(1)如何确定该文件的第1838个逻辑记录存放在磁盘上的位置，其柱面号、磁头号和扇区号? (2)第56柱面的第7磁道的第3扇区存放了该文件的第几个逻辑记录?

答．(1)已知t＝8，s＝4，b＝1838，则D＝s×t＝4×8=32，M=[b／D]=[1838／32]=57，N＝b mod D＝1838 mod 32＝14，∴ 柱面号＝M＝57，磁头号＝[N／s]＝[14／4]＝3， 扇区号＝N mod s＝14 mod 4＝2
(2)已知s＝4，t＝8，i＝56，j＝7，k=3，则 记录号＝k+s×(j+i×t)＝3+4×(7+56×8)=1823

2．若某磁盘共有200个柱面，其编号为0～199，假设已完成68号柱面的访问请求，正在为访问96号柱面的请求者服务，还有若干个请求者在等待服务，他们依次要访问的柱面号为：175，52，157，36，159、106，l 08，72，(1)请分别计算用先来先服务调度算法、最短寻找时间调度算法、电梯调度算法和单向扫描调度算法来确定实际服务的次序。   (2)按实际服务次序计算(1)中四种算法下移动臂需移动的距离。

答．用图解法解此题。并分别按算法回答2个问题。
(1)先来先服务调度算法： 0 36 52 68 72 96 106 108 157 159 175 199
实际服务的次序： 68→96→175→52→157→36→159→106→108→72； ∵ (175-96)+(175-52)+(157-52)+(157-36)+(159-36)+(159-106)+(108-106)+(108-72)=642 ∴ 移动臂需移动642柱面的距离
(2)最短寻找时间优先调度算法： 0 36 52 68 72 96 106 108 157 159 175 199
实际服务的次序：68→96→106→108→72→52→36→157→159→175； ∵ (106-96)+(108-l06)+(108-72)+(72-52)+(52-36)+(157-36)+(159-l57)+(175-159)=223 ∴ 移动臂需移动223个柱面的距离
(3)电梯调度算法： 0 36 52 68 72 96 106 108 157 159 175 199
实际服务的次序：68→96→106→108→157→159→175→72→52→36； ∵ (106-96)+(108-l06)+(157-108)+(159-l57)+(175-159)+(175-72)+(72-52)+(52-36)=218 ∴ 移动臂需移动218个柱面的距离
(4)单向扫描调度算法： 0 36 52 68 72 96 106 108 157 159 175 199
实际服务的次序：68→96→106→108→157→159→175→199→0→36→52→72； ∵ (106-96)+(108- l06)+(157-108)+(159-l57)+(175-159)+(199-175)+(36-0)+(52-36)+(72-52)=175 ∴除了移动臂由里向外返回所用的时间外，还需移动l 75个柱面的距离

3．若现在磁盘的移动臂处于第15号柱面有六个请求者等待访问磁盘下表，如何响应这些访问才最省时间？
  序号 柱面号 磁头号 扇区导
  ①   　12   　 2 　　 6
  ②   　5   　3   　2
  ③   16   　 8　 　 7
  ④   6     4     1
  ⑤   16     7     3
  ⑥   12     5     6
答．针对本题分析各种移臂调度算法，发现以最短寻找时间调度算法最优，移动臂距离最短，访问的柱面次序为：16，12，6，5。其次，从旋转调度角度出发无法确定访问同一柱面上扇区时先响应哪个扇区更快，所以最省时间的响应次序有以下四种：3→5→1→6→4→2；3→5→6→1→4→2；5→3→1→6→4→2；5→3→6→1→4→2；

4．若某磁盘的旋转速度为20毫秒／周，磁盘初始化时每个盘面分成10个扇区，扇区按磁盘旋转的反向编号，依次为0～9，现有10个逻辑记录R0，R1,…,R9，依次存放在0～9十个扇区上。处理程序要顺序处理这些记录，每读出一个记录后处理程序要花6毫秒进行处理，然后再顺序读下一个记录并处理，直到全部记录处理完毕，请回答：(1)顺序处理完这10个记录总共花费多少时间? (2)优化分布这些记录，使这10个记录的处理总时间最短，并算出优化分布时需花费的时间。
答．〔1)顺序存放：R0→R9；由20ms÷10＝2ms知，每读一个扇区花2ms，由2ms+6ms＝8ms知，读出并处理完R0后，读写磁头已在R4的位置，要读Rl记录，则要有14ms延迟时间。顺序处理完这十个记录需花费时间为：10×(2+6)+9×(2×7)＝926(ms)
(2) 优化分布：R0→R5→R3→R8→R1→R6→R4→R9→R2→R7，即得逻辑记录的最优分布。此时处理十个记录所花费的时间为：10×(2+6)＝80(ms)