操作系统第6章(设备管理习题与解答)

第6章设备管理习题与解答

6.1 例题解析

例6.2.1 何谓虚拟设备？请说明SPOOLing系统是如何实现虚拟设

备的。

解本题的考核要点是虚拟设备的实现方法。

虚拟设备是指利用软件方法，比如SPOOLing系统，把独享设备分割

为若干台逻辑上的独占的设备，使用户感受到系统有出若干独占设

备在

运行。当然，系统中至少一台拥有物理设备，这是虚拟设备技术的

基础。

SPOOLing系统又称“假脱机I/O系统”，其中心思想是，让共享的、高速的、大容量外存储器（比如，磁盘）来模拟若干台独占设备，

使

系统中的一台或少数几台独占设备变成多台可并行使用的虚拟设备。

SPOOLing系统主要管理外存上的输入井和输出井，以及内存中的输

入缓冲区和输出缓冲区。其管理进程主要有输入和输出进程，负责

将输

入数据装入到输入井，或者将输出井的数据送出。它的特点是：提

高了 I/O操作的速度；将独占设备改造为共享设备；实现了虚拟设

备功

能。

例 6.2.2 有关设备管理要领的下列叙述中，( )是不正确的。A．通道是处理输入、输出的软件

B．所有外围设备都由系统统一来管理

C．来自通道的I/O中断事件由设备管理负责处理

D．编制好的通道程序是存放在主存贮器中的

E．由用户给出的设备编号是设备的绝对号

解本题的考核要点是设备管理的基本概念。

(1) 通道是计算机上配置的一种专门用于输入输出的设备，是硬件的组成部分。因此A是错误的。

(2) 目前常见I/O系统其外部设备的驱动和输入输出都由系统统一管理。因此B是对的。

(3) 设备管理模块中的底层软件中配有专门处理设备中断的处理程序。通道中断属于设备中断的一种。因此C是对的。

(4) 通道设备自身只配有一个简单的处理装置（CPU），并不配有存储器，它所运行的通道程序全部来自内存。因此D是对的。

(5) 系统在初启时为每台物理设备赋予一个绝对号，设备绝对号是相互独立的。由用户给出的设备号只能是逻辑编号，由系统将逻辑

号映射为绝对号。因此E是错误的。

例6.2.3 在关于SPOOLING的叙述中，描述是不正确的。A．SPOOLING系统中不需要独占设备

B．SPOOLING系统加快了作业执行的速度

C．SPOOLING系统使独占设备变成共享设备

D．SPOOLING系统利用了处理器与通道并行工作的能力。

本题的考核要点是SPOOLING技术。涉及的概念有4方面：

(1) 该项技术应有外存空间作为物质基础，同时应当至少有一台独占设备实现输入或输出，因此选项A错误。

(2) SPOOLING技术又称“脱机输入输出系统”。它将独享设备改造成与共享设备，使进程避免长期等待I/O操作的完成，因此加快了

作业执行的速度。所以说B是正确的。

(3) SPOOLING技术将外存空间模拟成多台独占设备，功能上看，

它将一台独占设备变成一台共享设备，因而C是对的。

(4) 在计算机系统中安装上通道设备，使处理器与通道可以并行工作。这作为一种硬件配置，与没有通道的系统相比，系统的资源利

用率得到提高。不过，无论有没有配置通道，SPOOLING系统都是可

以运行的。因此D是不正确的。

例6.2.4 I/O软件一般分为4个层次，用户层、与设备无关软件层、设备驱动程序以及中断处理程序。请说明以下各工作是在哪一层完

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) 将二进制整数转换成ASCII码以便打印。

解本题的考核要点为设备管理模块的结构。有些系统的结构分为本

题所说的4层结构，而有的系统将设备驱动程序与中断处理程序合

并为

1层，共分为3层（见汤子瀛《计算机操作系统》，P221）。无论

如何划分并不影响本题的回答。

设备驱动程序是设备管理的底层软件，用于控制I/O设备进行具体

输入输出操作。其功能是：

1) 将抽象的要求转换为具体的要求；

2) 检查用户I/O请求的合法性，了解外设的状态，设置设备的工作方式；

3) 向设备发出I/O命令，启动设备，实现I/O。

(1) 由于“向设备寄存器写命令”属于直接操作设备控制器的操作，因此属于设备驱动程序。

(2) 用户层软件是用户与设备管理模块的接口，负责解释用户的应用请求，并将这种请求转化为具体的输入输出操作。不过，该层软

件并不检查用户的访问权限，因此，“检查用户是否有权使用设备”属于设备驱动程序。

(3) 与设备无关软件层软件主要负责将逻辑设备名转换为物理设备，实现设备的分配和回收，进行缓冲区管理等。“将二进制整数转

换成ASCII码以便打印”不属于该层软件。它应当是将抽象要求转

换为具体要求的一部分，所以也属于设备驱动程序。

例6.2.5 在缓冲池中有3个队列，分别为空白缓冲队列em，输入缓

冲队列in，以及输出缓冲队列out。过程add_buf（type，numb）

和

take_buf（type，numb）分别用来把缓冲区numb插入type队列和

从type队列中取出缓冲区numb。

试描述进程从任一缓冲队列得到一个缓冲区的过程get_buf

（type,numb）和将一个缓冲区numb放入缓冲队列的过程put_buf （type,numb）

。

解设队列type的互斥信号量为S（type），初值为1。设描述资源

数目的信号量RS（type），初值为n。

信号量的定义及初始化过程，以及get_buf（）过程和put_buf（）

过程的描述如下：

Semaphore S（type）：=1；