吉林大学计算机系统结构题库第六章

第六章输入输出系统知识点汇总系统响应时间、存储外设可靠性能参数（可靠性/可用性/可信性）、RAID、CPU与外设进行输入/输出方式（程序查询、中断、DMA、通道）、分离事务总线、同步总线、异步总线、通道处理机功能、通道处理工作过程、字节多路通道、选择通道、数组多路通道、通道流量（最大流量、实际流量）简答题1.反映存储外设可靠性能的参数有哪些？（知识点：存储外设可靠性能参数）答：（1）可靠性：系统从初始状态开始一直提供服务的能力。

（2）可用性：系统正常工作时间在连续两次正常服务间隔时间中所占的比率。

（3）可信性：服务的质量，即在多大程度上可以合理地认为服务是可靠的。

2.简述同步总线和异步总线的优缺点。

（知识点：同步总线、异步总线）答：(1) 同步总线。

同步总线上所有设备通过统一的总线系统时钟进行同步。

同步总线成本低，因为它不需要设备之间互相确定时序的逻辑。

但是同步总线也有缺点，总线操作必须以相同的速度运行。

(2) 异步总线。

异步总线上的设备之间没有统一的系统时钟，设备自己内部定时。

设备之间的信息传送用总线发送器和接收器控制。

异步总线容易适应更广泛的设备类型，扩充总线时不用担心时钟时序和时钟同步问题。

但在传输时，异步总线需要额外的同步开销。

3.简述通道完成一次数据传输的主要过程。

（知识点：通道处理工作过程）答：(1) 在用户程序中使用访管指令进入管理程序，由CPU通过管理程序组织一个通道程序，并启动通道。

(2) 通道处理机执行CPU为它组织的通道程序，完成指定的数据I/O工作。

(3) 通道程序结束后向CPU发中断请求。

CPU响应这个中断请求后，第二次进入操作系统，调用管理程序对I/O中断请求进行处理。

4.简述三种通道传输方式及其传输过程。

（知识点：字节多路通道、选择通道、数组多路通道）答：(1) 字节多路通道：通道每连接一个外围设备，只传送一个字节，然后又与另一台设备连接，并传送一个字节。

(2) 数组多路通道：通道每连接一台外围设备，传送一个数据块，传送完成后，又与另一台高速设备连接，再传送一个数据块。

(3) 选择通道：通道每连接一个外围设备，就把这个设备的多有待传字节全部传送完成，然后再与另一台设备相连接。

5.简述通道的主要功能（答出5项即可）（知识点：通道处理机功能）答：（1）选择连接设备。

（2）执行通道程序。

（3）给出外围设备的操作地址。

（4）给出主存缓冲区的首地址。

（5）传送计数。

（6）传送后处理。

（7）设备监测。

（8）格式变换。

选择题1.通道完成一次数据传输过程要中断几次CPU？（D ）（知识点：通道处理机工作过程）A．1次；B．0次；C．3次；D．2次；2.通道完成一次数据传输过程要几次CPU管态？（C ）（知识点：通道处理机工作过程）A．0次；B．1次；C．2次；D．3次；3.当计算机系统通过执行通道程序完成输入输出工作，执行通道程序的是（B ）。

（知识点：通道处理工作过程）A．CPUB．通道C．CPU和通道D．指定的外设4.磁盘存储器适合于连接到（C ）。

（知识点：字节多路通道、选择通道、数组多路通道）A．字节多路通道或者选择通道B．字节多路通道或数组多路通道C．选择通道或数组多路通道D．任意一种通道计算题1.某计算机系统包含两个选择通道和一个字节多路通道，每个选择通道上连接2台磁盘机和2台磁带机，字节多路通道上连接2台行式打印机和10个终端，假定各设备的传输率如下：磁盘机：600KB/S磁带机：100KB/S行式打印机：10KB/S终端：1KB/S试计算该系统的最大I/O传输率？（知识点：通道处理机、字节多路通道、选择通道、数组多路通道）答：V I10= V I10 SELECT＋V I10 MULTI=2×600＋2×10＋10×1=1230KB/s即计算机系统的最大I/O传输率为1230KB/s2.（1）各设备相应两次请求传送字节的间隔时间是多少？（2）当所有设备要同时传送数据时，计算该通道的实际工作流量。

（3）若通道的最大流量等于实际工作流量，求通道的工作周期Ts+T D。

(4) 若把6台设备挂接在数组多路通道上，且（3）中的Ts=4TD, 求此数组多路通道的极限流量，设定长块为512B.（知识点：通道处理机、字节多路通道、选择通道、数组多路通道）答：（1）六台设备中两次请求的间隔时间依次分别为：20μs 、20μs 、25μs 、40μs 、40μs 、100μs （2）通道实际流量为ms B f f i i byte /20010252540505061=+++++==∑=（3）由于通道的最大流量等于实际工作流量，即有ms B T T f DS byte /2001m ax =+=-可得，通道的工作周期Ts+T D = 5μs 。

（4）因为Ts=4TD ，所以TS=4μs, TD=1μs)/(9922.0)/(51651215124512.max s B s B KT T K f D S block μμ==⨯+=+=3. 设某个字节多路通道的设备选择时间Ts 为9.8μs ，传送一个字节的数据所需的时间TD 为0.2μs 。

若某种低速外设每隔500μs 发出一次传送请求，请问： （1）该通道最多可连接多少台这种外设？另有一通道，数据传送期间，选择一次设备为1μs ，传送一个字节也需要1μs 。

现采用数组多路通道，定长快为512B ，要挂接的各设备要求传送信息的工作速率如下表，求： （2）数组多路通道工作的极限流量是多少？（3）哪些设备可挂接此数组多路通道上？为什么？（知识点：通道处理机、字节多路通道、选择通道、数组多路通道）答：（1）字节多路通道的最大流量为：DS byte T T f +=-1m ax字节多路通道的实际流量为：∑==pi i byte f f 1其中，p 为通道连接的外设台数，f i 为外设i 的数据传输速率。

因为连接的是同样的外设，所以f 1=f 2=…=f p =f ，故有f byte =pf 。

通道流量匹配的要求有：f max-byte ≥f byte即有：pf T T D S ≥+1；可得：f T T p D S )(1+≤已知Ts = 9.8μs ，T D = 0.2μs ，1/f = 500μs ，可求出通道最多可连接的设备台数为：50)2.08.9(500)(1=+=+≤s s f T T p D S μμ（2）s kB s B KT T K f D S block /1000)/(51351215121512.m ax 〈=⨯+=+=μ（3） 可挂2～8号设备，1号设备不能挂。

因为它不满足基本工作条件i block block f f ..max ≥4.（1） 计算该通道的实际工作流量。

（2） 若通道的最大流量等于实际工作流量，求通道的工作周期Ts+T D 。

（知识点：通道处理机、字节多路通道、选择通道、数组多路通道） 答：（1）通道实际流量为ms B f f i i byte /2001020252530405061=++++++==∑=（2）由于通道的最大流量等于实际工作流量，即有ms B T T f D S byte /2001m ax =+=-可得，通道的工作周期Ts+T D = 5μs 。

5. 设某个字节多路通道的设备选择时间Ts 为9.8μs ，传送一个字节的数据所需的时间TD 为0.2μs 。

若某种低速外设每隔500μs 发出一次传送请求，请问： （1）该通道最多可连接多少台这种外设？对如下A —F 6种高速设备，一次传送的字节数不少于1024个字节， 其中A —F 设备每发一个字节数据传送请求的时间间隔如下表，求：（2）数组多路通道工作的极限流量是多少？（3）哪些设备可挂接此数组多路通道上？为什么？(μs)解：（1）字节多路通道的最大流量为：DS byte T T f +=-1m ax字节多路通道的实际流量为：∑==pi i byte f f 1其中，p 为通道连接的外设台数，f i 为外设i 的数据传输速率。

因为连接的是同样的外设，所以f 1=f 2=…=f p =f ，故有f byte =pf 。

通道流量匹配的要求有：f max-byte ≥f byte即有：pf T T D S ≥+1；可得：f T T p D S )(1+≤已知Ts = 9.8μs ，T D = 0.2μs ，1/f = 500μs ，可求出通道最多可连接的设备台数为：50)2.08.9(500)(1=+=+≤ss f T T p D S μμ（2） A —F 应挂接在选择通道上，选择通道的极限流量为)/(21.012.010248.91024.m ax s B NT T N f D S select μ=⨯+=+=（3） 可挂B 、C 、E 、F 号设备， 因为它满足基本工作条件i select select f f ..max ≥6. 有8台外设的数据传输率如表所示，设计一种通道，Ts=2us ，Td=2us 。

（1）如果按字节多路通道设计，通道的最大流量是多少？若希望从8台外设中至少选择4台外设同时连接到该通道上，而且尽量多连接传输速率高的外设，那么，应选择哪些外设连接到该通道上？（2）如果按数组多路通道设计，且通道一次传送定长数据块的大小k ＝512B ，该通道的最大流量是多少？从8解：（1） f maxbete =1/(Ts+Td)=250KB/s根据 f maxbete ∑=≥pi i f1所以应选择3，4，5，7，8同时链接到通道上，因为∑=51i if=100+75+50+14+10=249KB/s<250KB/s(2) f maxblock =k/(Ts+kTd)=512/(2+512×2)=499KB/s根据f maxblock i f ≥ 因此，除外设1外，其他外设都可以同时连接通道上。

7. 设某通道设备的选择时间TS 为1μs ，传送一个字节所需要的时间TD为1μs ，现有7台外设的数据传输率分别如下所示：问：（1）假设为数组多路通道，一次传送定长数据块的大小k 为512字节。

该通道的最大流量是多少？所给出的哪些外设可以连接到该通道上正常工作。

（5分）（2）假设为字节多路通道，则该通道的最大流量是多少？选择那些设备连接到该通道上，可以使通道的实际流量最接近最大流量？（5分）（知识点：通道处理机、字节多路通道、选择通道、数组多路通道）答： （1）数组多路通道由于数组多路通道，因此通道的实际流量为设备流量，且须小于通道最大流量。

因此D2,D3,D4,D5,D6可以挂在通道上。

（2） 字节多路通道字节多路通道实际流量为设备流量之和：320+120+55=495, 因此，将D2,D4和D5连接到通道上。