第七章 设备管理习题
一. 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100HZ，则，CPU的利用率为（ ）。
（A）60% （C）80%
（B）70% （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 （C）内存和外设
（B）内存和CPU （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 （C）虚拟设备
（B）独占设备 （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 （C）150μs
（B）110μs （D）70μs
7．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 （C）0.8ms，0.1ms
（B）8ms，1ms （D）0.1ms，0.1ms
8．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 （C）共享技术
（B）I/O重定向 （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 二. 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 C． 用户设备 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 （D）Spooling技术
B.系统设备 D.共享设备
（C）覆盖技术
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 （C）共享设备
（B）独享设备 （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 （C）虚拟设备
（B）独占设备 （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 （C）鼠标
（B）打印机 （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 （D）磁鼓
（C）可擦写光驱
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 （C）2-1-4-3
三. 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。
（B）3-1-4-2 （D）3-4-1-2
四. 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？
五. 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. 一个硬盘有1000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)=45ms 4. 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)
层 次 I/O功能 用户层I/O软件 I/O调用、I/O格式化、SPOOLing 设备无关软件 命名、保护、阻塞、缓冲、分配 设备驱动软件 建立设备寄存器、检查状态 中断处理软件 I/O结束时唤醒驱动程序 硬件 执行I/O
第七章 设备管理习题
