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1、第4章设备管理习题一、填空1. I/O设备一般由机械和电子两个部分组成。为了使设计更加模块化、更具通用性，也为了降低设计制作的成本，如今常把它们分开来处理：电子部分称作是“ ”；机械部分被称作是“ ”。2磁带、磁盘这样的存储设备都是以 为单位与内存进行信息交换的。3以用户作业发出的磁盘I/O请求的柱面位置，决定请求执行顺序的调度，称为 调度。4DMA控制器在获得总线控制权的情况下能直接与 进行数据交换，无需CPU介入。5在DMA方式下，设备与内存储器之间进行的是 数据传输。6通道程序是由 执行的。7通道是一个独立于CPU的、专门用来管理 的处理机。8缓冲的实现有两种方法：一种是采用专门硬件寄存
2、器的硬件缓冲，一种是在内存储器里开辟一个区域，作为专用的I/O缓冲区，称为 。9设备管理中使用的数据结构有系统设备表（SDT）和 。10基于设备的分配特性，可以把系统中的设备分为独享、共享和 三种类型。11引起中断发生的事件称为 。二、选择1在对磁盘进行读/写操作时，下面给出的参数中， 是不正确的。A柱面号B磁头号C盘面号D扇区号2在设备管理中，是由 完成真正的I/O操作的。A输入/输出管理程序B设备驱动程序C中断处理程序D设备启动程序3在下列磁盘调度算法中，只有 考虑I/O请求到达的先后次序。A最短查找时间优先调度算法B电梯调度算法C单向扫描调度算法D先来先服务调度算法4下面所列的内容里，
3、不是DMA方式传输数据的特点。A直接与内存交换数据B成批交换数据C与CPU并行工作D快速传输数据5在CPU启动通道后，由 执行通道程序，完成CPU所交给的I/O任务。A通道 BCPUC设备 D设备控制器6利用SPOOL技术实现虚拟设备的目的是 。A把独享的设备变为可以共享B便于独享设备的分配C便于对独享设备的管理D便于独享设备与CPU并行工作7通常，缓冲池位于 中。A设备控制器 B辅助存储器C主存储器D寄存器8 是直接存取的存储设备。A磁带 B磁盘C打印机D键盘显示终端9SPOOLING系统提高了 的利用率。A独享设备 B辅助存储器C共享设备D主存储器10按照设备的 分类，可将系统中的设备分为
4、字符设备和块设备两种。A从属关系 B分配特性C操作方式D工作特性11. 所谓“设备无关性”，是指 。AI/O设备具有独立执行I/O功能的特性B用户程序中使用的设备名与具体的物理设备无关C设备驱动程序与具体的物理设备无关D系统能够独立地实现设备共享三、问答1基于设备的从属关系，可以把设备分为系统设备与用户设备两类。根据什么来区分一个设备是系统设备还是用户设备呢？2设备管理的主要功能是什么？3试分析最短查找时间优先调度算法的“不公平”之处。比如，例4-1里原来磁臂移到16柱面后，下一个被处理的I/O请求是柱面1。假定在处理16柱面时，到达一个对柱面8的I/O新请求，那么下一个被处理的就不是柱面1而
5、是柱面8了。这有什么弊端存在？4总结设备和CPU在数据传输的4种方式中，各自在“启动、数据传输、I/O管理以及善后处理”各个环节所承担的责任。5用户程序中采用“设备类，相对号”的方式使用设备有什么优点？6启动磁盘执行一次输入/输出操作要花费哪几部分时间？哪个时间对磁盘的调度最有影响？7解释“通道命令字”、“通道程序”和“通道地址字”三者的含义。8何为DMA？通道与DMA有何区别？9解释记录的成组与分解。为什么要这样做？10试述SPOOL系统中的3个组成软件模块各自的作用。11. 为了能够使CPU与设备控制器中的各个寄存器进行通信，I/O系统常采用哪样的两种方法来实现？四、计算1在例4-1里，对
6、电梯调度算法只给出了初始由外往里移动磁臂的调度结果。试问如果初始时假定是由里往外移动磁臂，则调度结果又是什么？2磁盘请求以10、22、20、2、40、6、38柱面的次序到达磁盘驱动器。移动臂移动一个柱面需要6ms，实行以下磁盘调度算法时，各需要多少总的查找时间？假定磁臂起始时定位于柱面20。（a）先来先服务；（b）最短查找时间优先；（c）电梯算法（初始由外向里移动）。3假定磁盘的移动臂现在处于第8柱面。有如下表所示的6个I/O请求等待访问磁盘，试列出最省时间的I/O响应次序。序 号柱 面 号磁 头 号扇 区 号1963275631520649445209567152第4章习题答案一、填空1.
7、I/O设备一般由机械和电子两个部分组成。为了使设计更加模块化、更具通用性，也为了降低设计制作的成本，如今常把它们分开来处理：电子部分称作是“ 设备控制器 ”；机械部分被称作是“ 设备 ”。2磁带、磁盘这样的存储设备都是以 块 为单位与内存进行信息交换的。3以用户作业发出的磁盘I/O请求的柱面位置，决定请求执行顺序的调度，称为 移臂 调度。4DMA控制器在获得总线控制权的情况下能直接与 内存储器 进行数据交换，无需CPU介入。5在DMA方式下，设备与内存储器之间进行的是 成批 数据传输。6通道程序是由 通道 执行的。7通道是一个独立于CPU的、专门用来管理 输入/输出操作 的处理机。8缓冲的实现
8、有两种方法：一种是采用专门硬件寄存器的硬件缓冲，一种是在内存储器里开辟一个区域，作为专用的I/O缓冲区，称为 软件缓冲 。9设备管理中使用的数据结构有系统设备表（SDT）和 设备控制块（DCB） 。10基于设备的分配特性，可以把系统中的设备分为独享、共享和 虚拟 三种类型。11引起中断发生的事件称为 中断源 。二、选择1在对磁盘进行读/写操作时，下面给出的参数中， C 是不正确的。A柱面号B磁头号C盘面号D扇区号2在设备管理中，是由 B 完成真正的I/O操作的。A输入/输出管理程序B设备驱动程序C中断处理程序D设备启动程序3在下列磁盘调度算法中，只有 D 考虑I/O请求到达的先后次序。A最短查
9、找时间优先调度算法B电梯调度算法C单向扫描调度算法D先来先服务调度算法4下面所列的内容里， C 不是DMA方式传输数据的特点。A直接与内存交换数据B成批交换数据C与CPU并行工作D快速传输数据5在CPU启动通道后，由 A 执行通道程序，完成CPU所交给的I/O任务。A通道 BCPUC设备 D设备控制器6利用SPOOL技术实现虚拟设备的目的是 A 。A把独享的设备变为可以共享B便于独享设备的分配C便于对独享设备的管理D便于独享设备与CPU并行工作7通常，缓冲池位于 C 中。A设备控制器 B辅助存储器C主存储器D寄存器8 B 是直接存取的存储设备。A磁带 B磁盘C打印机D键盘显示终端9SPOOLI
10、NG系统提高了 A 的利用率。A独享设备 B辅助存储器C共享设备D主存储器10按照设备的 D 分类，可将系统中的设备分为字符设备和块设备两种。A从属关系 B分配特性C操作方式D工作特性11. 所谓“设备无关性”，是指 B 。AI/O设备具有独立执行I/O功能的特性B用户程序中使用的设备名与具体的物理设备无关C设备驱动程序与具体的物理设备无关D系统能够独立地实现设备共享三、问答1基于设备的从属关系，可以把设备分为系统设备与用户设备两类。根据什么来区分一个设备是系统设备还是用户设备呢？答：所谓“系统设备”，是指在操作系统生成时就已被纳入系统管理范围的设备；所谓“用户设备”是指在完成应用任务过程中，
11、用户特殊需要的设备。因此，判定一个设备是系统设备还是用户设备，依据是它在系统生成时，是否已经纳入了系统的管理范围。如果是，它就是系统设备；如果不是，它就是用户设备。2设备管理的主要功能是什么？答：设备管理的主要功能是：（1）提供一组I/O命令，以便用户进程能够在程序中提出I/O请求，这是用户使用外部设备的“界面”；（2）记住各种设备的使用情况，实现设备的分配与回收；（3）对缓冲区进行管理，解决设备与设备之间、设备与CPU之间的速度匹配问题；（4）按照用户的具体请求，启动设备，通过不同的设备驱动程序，进行实际的I/O操作；I/O操作完成之后，将结果通知用户进程，从而实现真正的I/O操作。3试分析
12、最短查找时间优先调度算法的“不公平”之处。比如，例4-1里原来磁臂移到16柱面后，下一个被处理的I/O请求是柱面1。假定在处理16柱面时，到达一个对柱面8的I/O新请求，那么下一个被处理的就不是柱面1而是柱面8了。这有什么弊端存在？答：最短查找时间优先调度算法，只考虑各I/O请求之间的柱面距离，不去过问这些请求到达的先后次序。这样一来，可能会出现的弊端是磁头总是关照邻近的I/O请求，冷待了早就到达的、位于磁盘两头的I/O请求。这对于它们来说，当然是“不公平”的。4总结设备和CPU在数据传输的4种方式中，各自在“启动、数据传输、I/O管理以及善后处理”各个环节所承担的责任。答：使用“程序循环测试
13、”的方式来进行数据传输，不仅启动、I/O管理和善后处理等工作要由CPU来承担，即使在数据传输时，CPU也要做诸如从控制器的数据寄存器里取出设备的输入信息，送至内存；将输出的信息，从内存送至控制器的数据寄存器，以供设备输出等工作。因此，在这种方式下，CPU不仅要花费大量时间进行测试和等待，并且只能与设备串行工作，整个计算机系统的效率发挥不出来。使用“中断”的方式来进行数据传输，启动、I/O管理以及善后处理等工作仍然要由CPU来承担，但在设备进行数据传输时，CPU和外部设备实行了并行工作。在这种方式下，CPU的利用率有了一定的提高。使用“直接存储器存取（DMA）”的方式来进行数据传输，I/O的启动
14、以及善后处理是CPU的事情，数据传输以及I/O管理等事宜均由DMA负责实行。不过，DMA方式是通过“窃取”总线控制权的办法来工作的。在它工作时，CPU被挂起，所以并非设备与CPU在并行工作。因此，在一定程度上影响了CPU的效率。使用“通道”方式来进行数据传输，在用户发出I/O请求后，CPU就把该请求全部交由通道去完成。通道在整个I/O任务结束后，才发出中断信号，请求CPU进行善后处理。这时CPU对I/O请求只去做启动和善后处理工作，输入/输出的管理以及数据传输等事宜，全部由通道独立完成，并且真正实现了CPU与设备之间的并行操作。5用户程序中采用“设备类，相对号”的方式使用设备有什么优点？答：在用户程序中采用“设备类，相
