操作系统原理第九章 设备管理习题

第七章设备管理习题7.3习题7.3.1、选择最合适的答案1．在下面的I/O控制方式中，需要CPU干预最少的方式是（）。

（A）程序I/O方式（B）中断驱动I/O控制方式（C）直接存储器访问DMA控制方式（D）I/O通道控制方式2．某操作系统中，采用中断驱动I/O控制方式，设中断时，CPU用1ms来处理中断请求，其它时间CPU完全用来计算，若系统时钟中断频率为100H Z，则，CPU的利用率为（）。

（A）60% （B）70%（C）80% （D）90%3．下列哪一条不是磁盘设备的特点（）。

（A）传输速率较高，以数据块为传输单位（B）一段时间内只允许一个用户（进程）访问（C）I/O控制方式常采用DMA方式（D）可以寻址，随机地读/写任意数据块4．利用通道实现了（）之间数据的快速传输。

（A）CPU和外设（B）内存和CPU（C）内存和外设（D）外设和外设5．假脱机技术中，对打印机的操作实际上是用对磁盘存储实现的，用以替代打印机的部分是指（）。

（A）共享设备（B）独占设备（C）虚拟设备（D）物理设备6．设从磁盘将一块数据传送到缓冲区所用时间为80μs，将缓冲区中数据传送到用户区所用时间为40μs，CPU处理数据所用时间为30μs，则处理该数据，采用单缓冲传送某磁盘数据，系统所用总时间为（）。

（A）120μs （B）110μs（C）150μs （D）70μs7．对于速率为9.6KB/s的数据通信来说，如果说设置一个具有8位的缓冲寄存器，则CPU中断时间和响应时间大约分别为（）。

（A）0.8ms，0.8ms （B）8ms，1ms（C）0.8ms，0.1ms （D）0.1ms，0.1ms8．在调试程序时，可以先把所有输出送屏幕显示而不必正式输出到打印设备，其运用了（）。

（A）SPOOLing技术（B）I/O重定向（C）共享技术（D）缓冲技术9．设备驱动程序是系统提供的一种通道程序，它专门用于在请求I/O的进程与设备控制器之间传输信息。

下面的选项中不是设备驱动程序功能的是（）。

（A）检查用户I/O请求的合法性（B）及时响应由控制器或通道发来的中断请求（C）控制I/O设备的I/O操作（D）了解I/O设备的状态，传送有关参数，设置设备的工作方式10．下列关于通道、设备、设备控制器三者之间的关系叙述中正确的是（）。

（A）设备控制器和通道可以分别控制设备（B）设备控制器控制通道和设备一起工作（C）通道控制设备控制器，设备控制器控制设备（D）设备控制器控制通道，通道控制设备7.3.2、选择所有正确的答案1．下列哪一个选项是引入缓冲的原因（）。

（A）缓和CPU和I/O设备间速度不匹配的矛盾（B）减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制（C）减少CPU对I/O控制的干预（D）提高CPU和I/O设备之间的并行性2．从设备分配的角度来看，设备分成（）。

A．独享设备 B.系统设备C．用户设备 D.共享设备E．虚拟设备3．在操作系统中，下列选项属于软件机制的是（）。

（A）缓冲池（B）通道技术（C）覆盖技术（D）Spooling技术4．下列哪种设备是从设备分配策略角度来说的（）。

（A）系统设备（B）独享设备（C）共享设备（D）虚拟设备5．下列关于通道、设备、设备控制器三者之间的关系叙述中正确的是（）。

（A）控制器和通道可以分别控制设备（B）控制器、通道和设备一起工作（C）通道控制设备控制器，设备控制器控制设备（D）设备控制器控制通道，通道控制设备6．在假脱机I/O技术中，对打印机的操作实际上是用对磁盘存储的访问。

那么，用以替代打印机的部分通常称作（）。

（A）共享设备（B）独占设备（C）虚拟设备（D）物理设备7．下列存储设备中，适合作为共享设备的是（）。

（A）语音输入输出设备（B）打印机（C）鼠标（D）磁盘8．低速设备一般被设置成独占设备，可用作独占设备的有（）。

（A）软磁盘（B）磁带机（C）可擦写光驱（D）磁鼓9．系统中的通道数量较少，可能会产生“瓶颈”问题。

（）不是解决此问题的有效方法（A）在结构上增加一些连线，以增加数据传送通路（B）在数据传输线路上多增设一些缓冲区（C）提高CPU的速度（D）采用虚拟设备技术10．I/O系统硬件结构分为4级：1. 设备控制器2. I/O设备3. 计算机4. I/O通道，按级别由高到低的顺序是（）。

（A）2-4-1-3 （B）3-1-4-2（C）2-1-4-3 （D）3-4-1-27.3.3、判断正误，简要说明理由1．操作系统采用缓冲技术的缓冲池主要是通过硬件来实现的。

2．低速设备一般被设置成共享设备。

3．通道指令和一般机器的指令没有什么不同。

4．数组选择通道和数组多路通道可以支持多个通道程序并发执行，而字节多路通道不支持多个通道程度并发执行。

5．共享设备允许多个作业同时使用设备，即每一时刻可有多个作业在使用该共享设备，因而提高了系统设备资源的利用率。

6．由于设备分配中设置了若干数据结构，所以在设备分配中不会发生死锁。

7．I/O通道控制方式中不需要任何CPU干预。

8.先来先服务算法、优先级高者优先算法、时间片轮转算法等是经常在设备分配中采用算法。

9．由于独占设备在一段时间内只允许一个进程使用，因此，多个并发进程无法访问这类设备。

10．操作系统中应用的缓冲技术，多数通过使用外存来实现。

7.3.4、简答题1.计算机中设备控制器是由哪些部分构成的？2.什么是字节多路通道？什么是数组选择通道和数组多路通道？3.有哪几种I/O控制方式？分别适用何种场合？4.试说明DMA的工作流程。

5.在单缓冲情况下，为什么系统对一块数据的处理时间为max(C,T)+M。

6.为什么在双缓冲情况下，系统对一块数据的处理时间为max(C,T)？7.试绘图说明把多缓冲用于输出时的情况。

8.试说明收容输入工作缓冲区和提取输出工作缓冲区的工作情况。

9.何谓安全分配方式和不安全分配方式？10. 为什么要引入设备独立性？如何实现设备独立性？11. 试说明SPOOLing系统的组成。

12. 在实现后台打印时，SPOOLing系统应为请求I/O的进程提供哪些服务？13. 试说明设备驱动程序具有哪些特点？14. 试说明设备驱动程序应具有哪些功能？15. 设备驱动程序通常要完成哪些工作？16. 设备中断处理程序通常需完成哪些工作？7.5 考研试题精选及解析1.假设磁盘有100个柱面，编号0—99。

在完成了柱面25的请求后，当前正在处理43柱面的请求。

磁盘请求的柱面按38、6、40、2、20、22、10的次序到达磁盘驱动器，寻道每移动一个柱面需10ms，计算以下算法的总寻道时间。

(1)FCFS (2)最短寻道优先(3)电梯调度（西北工业大学2001年驱动调度题）2. 一个软盘有40个柱面，寻道时移过每个柱面花6ms。

若不采用文件块紧密存放措施，则逻辑上相邻的块平均间隔13个柱面，若采用文件块紧密存放措施，则逻辑上相邻的块平均间隔2个柱面。

假定读写时找到柱面后平均旋转延迟时间为100ms，传输速率为每块25ms，则在此两种情况下传输一个100块的文件各需多长时间? 华南理工大2001驱动调度题）3. 假如有4个记录A、B、C、D，顺序存放在磁盘的某磁道上，该磁道划分为4块，每块存放一个记录。

现在要顺序处理这些记录，如果磁盘的转速为20ms转一周，处理程序每读出一个记录后花5ms时间进行处理。

试问：处理完这4个记录需多少时间? 为了缩短处理时间应进行优化分布，试问应如何安排这些记录?并计算处理的总时间。

（上交大1995驱动调度题）解：优化前顺序存放A、B、C、D，处理总时间=(5+5)+ (5×3+5+5) + (5×3+5+5) + (5×3+5+5)=85ms优化后存放次序A、C、B、D，处理总时间=(5+5)+ (5+5) + (5+5+5) + (5+5)=45ms4. I/0软件一般分为四个层次：用户层、与设备无关的软件层、设备驱动程序以及中断处理程序。

试说明以下各个工作是在哪一层完成的？（1）向设备寄存器写命令；（2）检查用户是否有权使用设备；（3）将二进制整数转化成ASCII码以便打印。

(北京大学2000设备管理)解：I/O软件层次如下(1)在设备驱动程序。

(2)与设备无关的软件层。

(3) 用户层。

5.一个SPOOLing系统由输入进程I、用户进程P、输出进程O、输入缓冲区、输出缓冲区组成。

进程I通过输入缓冲区为进程P输入数据，进程P的处理结果通过输出缓冲区交给进程O输出。

进程间数据交换以等长度的数据块为单位，这些数据块均储在同一个磁盘上，因此，SPOOLing系统的数据块通信原语保证始终满足：i+O≤max其中，max为磁盘容量（以该数据块为单位），i为磁盘上输入数据块总数，O为磁盘上输出数据总数。

该SPOOLing系统运行时：（1）只要有输入数据，进程I终究会将它放入输入缓冲区；（2）只要输入缓冲区有数据块，进程P终究会输入、处理并产生结果数据写到输出缓冲区；（3）只要输出缓冲区有数据块，进程O终究会输出它。

请说明该SPOOLing系统在什么情况下死锁，请说明如何修正约束条件避免死锁，同时仍允许输入数据块和输出数据块存储在同一个磁盘上。

(浙江大学2001设备管理)解：类似2对生产者---消费者问题(如图，进程I和进程P，进程P和进程O)。

生产者进程I输入时，当输入缓冲有盘空区，便可输入并通知进程P处理，否则等待。

消费者进程P判断有无数据，有则处理，然后，判断有否输出缓冲盘空区?有则进程P这时成生产者进程，输出结果数据且通知进程O处理，否则等待。

消费者进程O根据输出缓冲区情况，决定是否输出。

由于I/O缓冲区同在一个有界缓冲区内(如设共100个盘块)，则进程I和进程O的同步很重要，题中给出约束条件为：i+O≤max，但它不能保证系统安全性，可能会死锁。

如进程I若连续输入了100块数据，从而，因缓冲区满而阻塞，此时，i=100，o=0。

当进程P工作，从输入缓冲读数据，处理后准备放入输出缓冲区时，却因o=0也被阻塞。

进而进程O当然也无法执行，产生死锁。

为此，可再增加一个约束条件：i<100。

确保任一时刻，至少有一个空闲输出缓冲区可用，从而确保进程P和进程O可继续工作。