操作系统设备管理 文件系统 接口习题

为 T1，将缓冲区中数据传送到用户区所用时间为 T2(假设 T2<<T1)，CPU 处理数据所用时间
为 T3，则处理该数据，系统所用总时间为( )。
A．T1+T2+T3 B．T1 C．T3 D．MAX(T1,T3)
解析：系统采用双缓冲传送某磁盘数据时情况如下：(1)如果 T3>T1，即 CPU 处理数据比数
的主要功能是组织好这些缓冲区，并提供获得和释放缓冲区的手段。
答案：D。
【例 5-7】下面关于设备独立性的叙述中，正确的是（ ）。 A．设备独立性是指 I/O 设备具有独立执行 I/O 功能的一种特性 B．设备独立性是指用户程序独立于具体使用的物理设备的一种特性 C．设备独立性是指能独立实现设备共享的一种特性
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
D．设备独立性是指设备驱动独立于具体使用的物理设备的一种特性 解析：设备独立性是指用户设备独立于所使用的具体物理设备，即在用户程序中要执行 I/O 操作时，只需用逻辑设备名提出 I/O 请求，而不必局限于某特定的物理设备。 答案：B。 【例 5-8】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（ ）。
其中 b 为每次读写的字节数，r 为磁盘旋转速度，N 为一条磁道上的字节数。 答案：A。 【例 5-15】下列磁盘调度算法中，会造成磁头随时会改变运动方向的是( )。①先来先 服务磁盘调度算法；②最短寻道时间优先磁盘调度算法；③扫描磁盘调度算法；④循环扫描 磁盘调度算法。
A．① B．② C．①和② D．③和④ 分析：③和④规定磁头单向移动，所以磁头不会随时会改变运动方向。 答案：C。
表示处理记录的最后一条指令，因此 R=1 的个数就是处理的记录个数，该题目为五条，所以
选项 C 是正确的。因为第四条记录为 240 个字节(120+120)，它才是最大记录，所以选项 D
错误。
答案；D。
【例 5-4】某系统中，采用中断驱动 I/O 控制方式，假设中断时，CPU 用 1ms 来处理中断请
通道1
存储器
通道2
控制器1 控制器2 控制器3
设备1 设备2 设备3 设备4 设备5 设备6
控制器4
设备7
图 2.3 单通道 I/O 系统
【例 5-2】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．直接存储器访向 DMA 控制方式 D．I/O 通道控制方式
操作
P
R
计数
内存地址
WRITE
0
1
90
743
WRITE
0
1
100
250
READ
0
1
230
1200
WRITE
0
0
120
Fra Baidu bibliotek
400
WRITE
0
1
120
350
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
READ
1
1
70
2000
A．该段通道程序包括六条、两类通道指令
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 解析：在单通道 I/O 系统中，按照如下步骤分配设备：（1）分配设备。根据进程所提出的设 备名来检索系统设备表，从中找到该物理设备的设备控制块，根据设备控制块的状态决定是 否分配该设备。（2）分配控制器。当系统把设备分配给要求的 I/O 进程后，从设备控制表中 的控制器指针找到与此设备相连的控制器表，再检查该表的状态信息进行分配。（3）分配通 道。通过控制器控制块找到与此控制器相连的通道表，从中了解此通道的状态信息进行分配。 答案：A。 【例 5-9】下列关于 SPOOLing 技术的叙述中，不正确的是（ ）。 A．SPOOLing 系统中不需要独占设备 B．SPOOLing 使独占设备变成共享设备 C．SPOOLing 系统加快了作业的执行速度 D．SPOOLing 实现了虚拟设备功能 解析：SPOOLing 技术应以外存空间作为物质基础，同时应该至少有一台独占设备实现输入/ 输出，因此选项 A 错误。SPOOLing 技术将外存空间模拟成多台独占设备，从功能上看，它 将一台独占设备变成多台共享设备，选项 B 正确。SPOOLing 技术将独占设备变成共享设备， 使进程避免长期等待 I/O 操作的完成，因此加快了作业的执行速度，选项 C 正确。宏观上， SPOOLing 系统虽然是多个进程同时使用一台独占设备，而对每一个进程而言，都认为自己 是独占了一个设备。因此，SPOOLing 系统实现了将独占设备变换为若干个对应的逻辑设备 的功能，选项 D 正确。 答案：A。 【例 5-10】设备驱动程序是系统提供的一种通信程序，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，传递有关参数，设置设备的工作方式 解析：在计算机系统中，具体 I/O 设备的 I/O 操作是在设备控制器的控制下进行的。通常， I/O 操作所要完成的工作较多，需要一定的时间，此时驱动程序进程把自己阻塞起来，直至 中断到来时才将它唤醒。 答案：C。 【例 5-11】一个计算机系统配置有 3 台打印机，2 台绘图仪。为了正确驱动这些设备，系统 应该提供（ ）个设备驱动程序。 A．1 B．2 C．3 D．5 解析：因为打印机与绘图仪属于两种不同类型的设备，系统只要按照设备类型配置驱动程序 即可。
数据块开始或结束时，才需要 CPU 干预；而 I/O 通道可进一步减少 CPU 的干预，把对一个数
据块的读（或写）为单位的干预，减少为对一个数据块的读（或写）及有关的控制和管理为
单位的干预。
答案：D。
【例 5-3】表 2-14 是一段简单的通道程序，则四个选项中叙述不正确的是( )。
表 2-14 通道程序
A．33ms B．330ms C．36ms D．32.7ms 解析：寻道时间 Ts：m*n+s=0.3*100+3=33ms
其中 m 为磁头移动一条磁道所用时间，n 为磁头移动磁道条数，s 为磁盘启动时间。 答案：A。 【例 5-14】设某磁盘旋转速度为 3600r/min，一条磁道上的字节数 15K，每次读写 1KB 字节 的数据传输时间为( )。 A．1.1ms B．83ms C．16.7ms D．60ms 解析： 磁盘数据传输时间 Tt＝b/rN＝1K*16.7/15K＝1.1ms
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
【例 5-17】假定磁盘有 200 个柱面，编号为 0~199，在完成了磁道 108 处的请求后，当前磁 道正在 145 处为一个请求服务。若请求队列的先后次序是 86，147，91，176，90，150，105， 175，132。移动臂的运动方向：沿磁道号递减的方向移动。若分别采用 FCFS（先来先服务）、 SSTF（最短寻道时间优先）、SCAN（磁盘扫描）算法完成上述请求，写出存取臂移动的顺序，
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
答案：B。 【例 5-12】设磁盘的转速为 3000 转/分，盘面被划分为 10 个扇区，则读取一个扇区的时间 为（ ）。 A．1 ms B．2 ms C．5 ms D．20 ms 解析：据题意，磁盘每分钟转 3000 转，若以秒为单位，则每秒转 3000/60=50 转。而盘面被 分为 10 个扇区，则每秒磁头读取 50×10=500 个扇区。因此读取一个扇区花费的时间为 1/500=0.002 秒，即 2ms。 答案：B。 【例 5-13】设某磁盘启动时间为 3ms，磁头移动一条磁通所用时间为 0.3 ms，则磁头移动 100 条磁道所花费的寻道时间为( )。
二、综合应用题
【例 5-16】使为什么要引入 SPOOLing 系统？实现 SPOOLing 技术系统需付出哪些代价？使 用 SPOOLing 技术有什么好处？ 答案：所有字符设备都要独占设备并且是慢速设备，本质上属于顺序存取设备，并且在数据 交换完成之前，其他进程不能同时访问这台设备。当一个进程正在使用这类设备进行一次大 量的数据交换时，其他需要同时访问该设备的进程就要等待较长的时间，系统正是针对从而 降低了整个系统的并发能力。SPOOLing 系统正是针对这一问题引入的一种设备管理技术， 它的意思是外部设备联机并行操作。其核心思想是利用一台可共享的、高速大容量的块设备 （磁盘）来模拟独占设备的操作，使一台独台设备变为多台可并行使用的虚拟设备，即把独 占设备变成逻辑上的共享设备。 实现 SPOOLing 技术系统需付出的代价有： （1）占用大量内存作为外设间传送用的缓冲区，系统所用的表格页占用不少内存空间； （2）占用大量磁盘空间用作输入和输出； （3）增加了系统的复杂性。 使用 SPOOLing 技术的好处有： （1）字符设备和各虚拟设备之间的数据交换由 SPOOLing 进程统一调度实施，而且这种数据 交换以并行方式进行，系统呈现出高度的并行性。 （2）用户使用的是虚拟设备，可以减少用户进程的等待时间。
2.5 设备管理
一、单项选择题
【例 5-1】I/O 系统结构分为四级：（1）设备控制器（2）I/O 设备（3）存储器（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）-（2） 解析：在具有通道的计算机系统中，存储器、通道、设备控制器和 I/O 设备之间采用四级连 接、三级控制，如图 2.3 所示。 答案：D。
决于磁盘将数据传送到缓冲区所用时间 T1。
答案：D。
【例 5-6】为了使多个进程有效地同时处理输入和输出，最好使用（
）结构的缓冲技
术。
A．单缓冲区 B．双缓冲区 C．闭缓冲区环 D．缓冲池
解析：在现代操作系统中，几乎所有 I/O 设备与处理器（内存）交换数据时，都使用了缓冲
技术。因为提高 I/O 设备的利用率，在很大程度上都需要借助于缓冲技术来实现。缓冲管理
B．这些指令涉及的数据内存地址有相邻接的地方
C．该段通道程序共处理了五条记录
D．记录最大为 230 个字节
解析：在通道程序中，每一行就是一条指令；该段通道程序包括了 WRITE 和 READ 两类通道
指令，故选项 A 正确。第二条和第五条指令数据内存地址在 350 相邻接，因此选项 B 正确。
R 是记录结束标志，R=0 表示本通道指令与下一条通道指令所处理的数据同一个记录，R=1
求，其它时间 CPU 完全用来计箕，若系统时钟中断频率为 100Hz，则 CPU 的利用率为( )。
A．60% B．70% C．80% D．90%
解析：时钟周期＝1/100=0.01s=10ms
CPU 利用率＝1-1ms/l0ms=90%
答案：D。
【例 5-5】某操作系统采用双缓冲传送某磁盘数据，设从磁盘将数据传送到缓冲区所用时间
解析：在早期的计算机系统中，采用程序 I/O 方式；当在系统中引入中断机制后，I/O 方式
发展为中断驱动控制方式，这种方式在 I/O 传输每个数据的过程中，无需 CPU 干预，仅当输
完一个数据时，才需 CPU 花费极短的时间去做这些中断处理；此后，随着 DMA 控制器的出现，
又使 I/O 方式从以字节为单位的传输扩大到以数据块为单位进行传输，仅在传输一个或多个
据传送慢，此时意味着 I/O 设备可连续编入，磁盘将数据传送到缓冲区再到用户区与 CPU
处理数据可以看成在并行，但时间花费取决于 CPU 最大花费时间，则系统所用总时间为 T3。
(2)如果 T3<T1，即 CPU 处理数据比数据传送快，此时 CPU 不必等待 I/O 设备，磁盘将数据
传送到缓冲区与缓冲区中数据传送到用户区再 CPU 处理数据可以看成在并行，则时间花费取