每个字符使用 50ns 的 CPU 时间用于中断，因此，每秒总共的中断时间是
20 ms 。
使用中断驱动 I/O 余下的 980ms 可供其它使用。换句话说，中断耗时只占
CPU
时间的 2%，这几乎不会影响运行的程序。
10. 请解释 OS 如何帮助安装新的驱动程序而无须重新编译 OS 。
答： UNIX 通过以下的方法实现。有一个由设备编号索引的表，每个表项是一个
C 结构，其中包含指向打开、关闭、读取和写入功能的指针，以及来自设备的其他一些东西。 要安装新设备， 必须在此表中新建一个条目， 并将指针填充到新加载的设备驱动程序中。
11. 以下各项工作是在四个 I/O 软件层的哪一层完成的？
a)为一个磁盘读操作计算磁道、扇区、磁头。
b)向设备寄存器写命令。
c)检査用户是否允许使用设备。
d)将二进制整数转换成 ASCII 码以便打印。
答：
（ a）设备驱动程序。
（ b）设备驱动程序。
（ c）设备无关的软件。
（ d）用户级软件。
12. 一个局域网以如下方式使用：用户发出一个系统调用，请求将数据包写到网上，然后操作系统将数据复制到一个内核缓冲区中， 再将数据复制到网络控制器接口板上。当所有数据都安全地存放在控制器中时， 再将它们通过网络以 10Mb/s
的速率发送。在每一位被发送后， 接收的网络控制器以每微秒一位的速率保存它
们。当最后一位到达时，目标
CPU 被中断，内核将新到达的数据包复制到内核
缓冲区中进行检査。 一旦判明该数据包是发送给哪个用户的， 内核就将数据复制
到该用户空间。如果我们假设每一个中断及其相关的处理过程花费 1ms 时间，
数据包为 1024 字节（忽略包头），并且复制一个字节花费
1ns 时间，那么将数
据从一个进程转储到另一个进程的最大速率是多少
? 假设发送进程被阻塞直到接
收端结束工作并且返回一个应答。 为简单起见，假设获得返回应答的时间非常短，
可以忽略不计。
答：在这个过程中，包必须复制四次，需要 4.1 毫秒。有两个中断，占 2 毫秒。
最后，传输时间为 0.83 毫秒， 1024 字节的数据包共需要
6.93 毫秒。最大数据
12% 。（如果我
传输速率为 147763 字节 /秒，或约 10 兆位 /秒的网络标称容量的
们考虑协议开销，结果会变得更糟）
13. 为什么打印机的输出文件在打印前通常都假脱机输出在磁盘上？
答：如果每次输出都立即分配打印机， 某进程可以通过打印机 1 个字符来冻结打
印机，然后休眠一个星期。
14.3 级 RAID 只使用一个奇偶驱动器就能够纠正一位错误。
那么 2 级 RAID 的意
义是什么？毕竟 2 级 RAID 也只能纠正一位错误而且需要更多的驱动器。
答： RAD level 2 不仅可以从故障驱动器来恢复错误位，还可以从未被检测的的
瞬时差错中恢复。如果某驱动器发送一个坏数据位， RAID level 2 可以纠正，而
RAIDlevel 3 不能。
15. 如果两个或更多的驱动器在很短的时间内崩溃，那么 RAID 就可能失效。假设在给定的一小时内一个驱动器崩溃的概率是 p ，那么在给定的一小时内具有 k
个驱动器的 RAID 失效的概率是多少？
答：0 次故障的概率 P0 为 (1-p)k 。1 次故障的概率 P1 为 kp(1-p)k-1 。而整个 RAID
发生故障的概率为 1-P0-P1 ，也就是 1-(1-p)k-kp(1-p)k-1 。
16. 从读性能、写性能、空间开销以及可靠性方面对
0 级 RAID 到 5 级 RAID 进
行比较。
答：读取性能： RAID 级别 0，2，3，4 和 5 允许一个读请求并行读取服务。然
而， RAID 级别 1 进一步允许两个读取请求同时进行。写入性能：所有
RAID 级
别提供类似的写入性能。空间开销：第
0 级没有空间开销，而第 1 级 100% 的开
18.75% 。对于
销。第 2 级带 32 位数据字和六位奇偶校验驱动器，空间开销约
32 位数据字， 3 级的空间开销约为 3.13% 。最后，假设 4 和 5 级别具有 33 个驱
动器，则他们的空间开销是
3.13% 。可靠性： 0 级没有可靠性支持。所有其他
3，4 和 5 级别，在一
RAID 级别可以在一个磁盘崩溃时保证数据。此外，对于
个字内的一个单一的随机位错误可以被检测到，
而第 2 级，在一个字内的一个单
一的随机位错误可以被检测和纠正。
17. 为什么光存储设备天生比磁存储设备具有更高的数据密度？注意：本题需要某些髙中物理以及磁场是如何产生的知识。
答：在两个磁极之间会产生磁场。不仅难于使磁场源变小，而且磁场传播迅速，
这将导致此行媒体的表面接近磁源或者传感器的机械问题。 而半导体激光可以在
非常小的地方产生激光，而且激光可以从较远的地方感知这些极小的点。
18. 光盘和磁盘的优点和缺点各是什么？
答：光盘的主要优点是它们比磁盘具有更高的记录密度。 磁盘的主要优点是比光
盘快一个数量级。
《现代操作系统第四版》第五章答案
