課件操作系統(tǒng)設備管理例題

1設備管理例題2023/9/282

一、名詞解釋虛設備技術通道緩沖技術磁盤調度緩沖技術設備驅動程序

。2023/9/283

二、單項選擇題1，下面說法中正確的是：CA，文件管理和設備管理是操作系統(tǒng)中兩個完全獨立的功能，二者無關；

B，設備管理與文件系統(tǒng)密切相關，文件管理是設備管理和的基礎，設備管理必須依賴文件管理才能最終完成相應的功能；

C，文件系統(tǒng)為用戶提供按名存取服務，實現(xiàn)邏輯文件與物理文件之間的映射，而文件信息的存取是由設備管理部分完成的；

D，設備管理是文件系統(tǒng)的基礎，文件管理是設備管理的一部分。2，通過硬件和軟件的功能擴充，把原來的獨占設備改造成若干個用戶共享的設備，這種設備稱為（C）

A，存儲設備B，系統(tǒng)設備C，虛擬設備D，用戶設備。2023/9/2843，通道又稱I/O處理機，它用于實現(xiàn)（A）之間的信息傳輸。A，主存與外設

B，CPU與外設

C，主存與外存

D，用戶設備4，CPU輸出數(shù)據(jù)的速度遠遠高于打印機的打印速度，為解決這一矛盾，采用(C)A，并行技術

B，通道技術

C，緩沖技術

D，虛存技術5，在磁盤上確定分塊所在位置必須給出的參數(shù)依次是（D）A，扇區(qū)號、磁道號、盤面號B，

盤面號、磁道號、扇區(qū)號C，

扇區(qū)號、磁道號、柱面號D，柱面號、磁頭號、扇區(qū)號6，采用SPOOLing技術的系統(tǒng)中，用戶的打印首先被送到（B）A，打印機B，磁盤固定區(qū)域C，內存固定區(qū)域D，終端2023/9/2857，緩沖技術中的緩沖池在(A)A，主存

B，外存C，ROMD，寄存器8，為了使多個進程能有效地同時處理輸入和輸出,最好使用(A)結構的緩沖技術A，緩沖池

B，閉緩沖區(qū)環(huán)

C，單緩沖區(qū)

D，雙緩沖區(qū)9，如果I/O設備與存儲設備進行數(shù)據(jù)交換不經(jīng)過CPU來完成,這種數(shù)據(jù)交換方式是(C)A，程序查詢B，

中斷方式C，

DMA方式D，無條件存區(qū)方式10，設備管理程序對設備的管理是借助一些數(shù)據(jù)結構來進行的,下面的(A)不屬于設備管理數(shù)據(jù)結構A，JCBB，DCTC，COCTD，CHCT2023/9/28611，(B)用作連接大量的低速或中速I/O設備A，數(shù)據(jù)選擇通道

B，字節(jié)多路通道C，數(shù)據(jù)多路通道

12，(A)是操作系統(tǒng)中采用的以空間換取時間的技術技術

A，SPOOLINGB，虛擬存儲技術

C，覆蓋與交換技術

D，通道技術13，以下敘述中正確的為(C)A，在現(xiàn)代計算機中,只有I/O設備才是有效的中斷源

B，

在中斷處理過程中必須屏蔽中斷

C，同一用戶所使用的I/O設備也可能并行工作

D,SPOOLING是脫機I/O系統(tǒng)14，將系統(tǒng)中的每一臺設備按某種原則進行統(tǒng)一的編號,這些編號作為區(qū)分硬件和識別設備的代號,該編號稱為設備的(A)A，絕對號B，相對號C，類型號D，符號名2023/9/287三、填空題1，現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中配置了大量外圍設備，這些外圍設備可以分成兩大類：一類是(存儲設備)，如磁帶機、磁盤機等；另一類是(輸入/輸出設備)，如顯示器、鍵盤、打印機2，DMA是指允許外部設備與主存儲器之間直接交換數(shù)據(jù)的設備，在DMA中必須設置地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器，前者用于存放(內存地址)，后者用于(暫存數(shù)據(jù))3，設備驅動程序與I/O設備的特性密切相關，如果計算機中配置有一個光盤、一個1.44MB的軟盤及一個20GB的硬盤，此時應為它們配置(三)種外存設備驅動程序。如果系統(tǒng)中連接有四個相同的終端設備，此時應為它們配置(一)個終端設備驅動程序。2023/9/2884，現(xiàn)代計算機采用自成獨立系統(tǒng)的通道結構，主存儲器與外圍設備之間傳送信息的輸入輸出操作由通道（又可稱為I/O處理機）完成，從而系統(tǒng)獲得中央處理器與外圍設備之間并行工作的能力。5.設備分配應保證設備有(高的利用率)和避免(死鎖問題)6通道是一個獨立于(CPU)的專管(輸入輸出的處理機),它控制（外設或外存)與內存之間的信息交換7發(fā)生中斷時,剛執(zhí)行完的那條指令所在的單元號稱為斷點,斷點的邏輯后繼指令的單元號稱為(恢復點)8磁帶是一種(順序存取)的設備,它最適合的存取方式是(順序存取)9設備管理中采用的數(shù)據(jù)結構有(系統(tǒng)設備表),(設備控制表),(控制器控制表),(通道控制表)2023/9/2891，設備管理的目標是什么？設備管理的基本功能是什么？為完成這些基本功能，設備管理軟件應由哪些程序組成？

答：設備管理的設計目標是：

A，方便性：向用戶提供方便的設備使用接口；

B，并行性：設備傳輸與CPU重疊，各設備之間并行工作；

C，均衡性：既要使設備忙碌，又要避免忙閑不均；

D，獨立性：又稱與設備無關性，它是隱蔽設備的物理特性。

設備管理的基本功能是：動態(tài)地掌握并記錄設備的狀態(tài)；按照設備的類型和系統(tǒng)中所采用的分配算法，決定把某一個設備分配給要求該設備的進程；完成實際的I/O操作。

為完成上述功能，設備管理軟件應包括I/O交通管制程序、I/O調度程序（即設備分配程序）、I/O設備處理程序。

三、簡答題2023/9/28102，I/O控制方式有哪幾種？試比較它們各自的優(yōu)缺點。

答：常見的I/O控制方式有程序直接控制方式、中斷控制方式、直接內存訪問方式（DMA）和通道控制方式。

程序直接控制方式管理簡單、價格低廉，但要使主機等待I/O設備，且設備與CPU、設備與設備只能串行工作。

中斷控制方式在某種程度上使CPU擺脫了等待I/O設備的空轉現(xiàn)象，主機和外設可以并行工作，提高了主機的利用率，但由于中斷次數(shù)多，每次中斷都要作現(xiàn)場保護和恢復工作，系統(tǒng)開銷較大，仍要占用較多的CPU時間，而且快速的I/O設備要求中斷響應要足夠快，否則會造成數(shù)據(jù)丟失。

DMA方式和通道方式都較好地解決了上述問題，從而大減少了CPU的負擔。DMA方式與通道控制方式相比，在靈活性和功能方面仍存在一定的局限性，DMA方式要求CPU執(zhí)行設備驅動程序啟動設備，給出存放數(shù)據(jù)的起始地址以及操作方式和傳送字節(jié)長度等，而且一個DMA控制器只能控制一個設備。

2023/9/28113，設備分配策略與哪些因素有關？答：設備分配策略與下列因素有關：

A，I/O設備的固有屬性：對于獨占設備、共享設備、虛擬設備等通常采用相應的分配算法；

B，設備分配算法：常見的有先來先服務算法、優(yōu)先級高者優(yōu)先算法；

C，設備分配的安全性：避免死鎖的產生；

D,設備獨立性：是指應用程序使用的邏輯設備獨立于系統(tǒng)實際配置的物理設備。4，實現(xiàn)虛擬設備的主要條件是什么？答：實現(xiàn)虛擬設備必須要有一定的硬件和軟件條件為基礎。硬件方面需大容量的磁盤、中斷機構和通道裝置，具有CPU與通道并行工作的能力；軟件方面應采用多道程序設計技術。

2023/9/2812思考題:如何將獨占型輸入設備改造成可共享使用的虛設備?在設備管理中,何謂設備獨立性?如何實現(xiàn)設備獨立性?何謂虛擬設備?請說明SPOOLING系統(tǒng)是如何實現(xiàn)虛擬設備的.2023/9/2813

四、應用題

1、假定有一個具有200個磁道（編號為0~199）的移動頭磁盤，在完成了磁道125的請求后，當前正在磁道143處為一個請求服務。若請求隊列以FIFO次序存放：86，147，91，177，94，150，102，175，130. 對下列每一個磁盤調度算法，若要滿足這些請求，則總的磁頭移動次數(shù)是多少?

(1)FCFS

(2)SSTF

(3)SCAN

(4)CSCAN

解：

計算可得各算法的磁頭移動次數(shù)如下。

(1)FCFS：565

(2)SSTF：162

(3)SCAN：125

(4)CSCAN：169；

2023/9/28142、磁盤請求以10，22，20，2，40，6，38柱面的次序到達磁盤驅動器。尋道時每個柱面移動需6ms，計算按以下算法調度時的尋道時間（當前在20柱面）。

（1）

先來先服務

（2）

下一個最鄰近柱面

(3)電梯算法

分析：解題方法為先計算出每種算法的柱面移動總量，因為每個柱面移動需要6ms，所以尋道時間=柱面移動總量×6ms

解：（1）先來先服務算法調度順序為：10，22，20，2，40，6，38，

柱面移動總量為(20-10)+(22-10)+(22-20)+(20-2)+(40-2)+(40-6)+(38-6)=146，

尋道時間為146×6ms=876ms

(2)下一個最鄰近柱面即最短尋道優(yōu)先，調度順序為20，22，10，6，2，38，40

柱面移動總量為60，尋道時間為60×6ms=360ms

(3)電梯算法調度順序為:20,22,38,40,10,6,2

柱面移動總量為58，尋道時間為58×6ms=348ms

2023/9/2815

3.設有一長度為L個字節(jié)的文件存放到磁帶上，今劃定磁帶的物理塊長為B。試問：（1）

存放該文件需要多少個磁帶塊？（2）若啟動一次磁帶機可交換8個塊的信息，則讀/寫這個文件需執(zhí)行多少次I/O操作？（3）若啟動一次磁帶機可交換8個塊的信息，為滿足讀/寫該文件信息的需要，應當設置的主存緩沖區(qū)至少需多少個字節(jié)？

分析：由于磁帶的物理塊長為B，所以一個長度為L字節(jié)的文件存放到磁帶上需要L/B（向上取整數(shù)）個磁帶塊。由于啟動一次磁帶機可交換8個塊的信息，所以讀/寫這個文件共需執(zhí)行[L/B]/8次I/O操作。為滿足讀/寫該文件的需要，應設置的內存緩沖區(qū)至少應能放下8個塊的信息，故至少需8B個字節(jié)。

答：（1）存放該文件需L/B（向上取整數(shù)）個磁帶塊。（2）讀/寫這個文件共需執(zhí)行[L/B]/8次I/O操作。（3）應設置的內存緩沖區(qū)至少需8B個字節(jié)。

2023/9/2816

4.在某多道程序系統(tǒng)中,

供用戶使用的內存空間有100K,磁帶機2臺,打印機1臺.系統(tǒng)采用可變式分區(qū)分配方式管理內存,對磁帶機和打印機采用靜態(tài)分配方式,并假設輸入/輸出操作的時間忽略不計.現(xiàn)有一作業(yè)序列如下表所示.作業(yè)號到達時間要求計算時間要求內存量申請磁帶機數(shù)申請打印機數(shù)

8:0025分鐘15K1臺1臺8:2010分鐘30K---1臺8:2020分鐘60K1臺---8:3020分鐘20K1臺---8:3515分鐘10K1臺1臺假設作業(yè)調度采用先來先服務算法,優(yōu)先分配內存的低地址區(qū)域且不準移動已在內存中的作業(yè),在內存中的作業(yè)平分CPU時間,試問:(1)作業(yè)調度選中作業(yè)的次序是什么?(2)如果把一個作業(yè)的周轉時間定義為到達系統(tǒng)至計算完成的時間,則最大和最小的作業(yè)周轉時間是什么?(3)作業(yè)全部執(zhí)行結束的時間是多少?2023/9/2817分析:本題中,作業(yè)的調度不僅與作業(yè)到達時間有關,而且與系統(tǒng)中的資源分配情況有關.內存分配采用可變式式分區(qū)管理,要求先分配地址低端且不能移動已存放在內存中的作業(yè),即將內存空間按用戶要求動態(tài)地劃分成若干個分區(qū),每次分配內存空間時總是從某個滿足空間要求的空閑分區(qū)中劃分出與作業(yè)大小相同的一部分.靜態(tài)分配指的是作業(yè)得到了所有申請的外設后才能進入主存運行

8:00時,作業(yè)1到達,此時內存和外設均處于空閑狀態(tài),且作業(yè)1申請的設備臺數(shù)與內存均可滿足.8:20時,作業(yè)2到達,由于作業(yè)2申請的打印機當前正被作業(yè)1使用,因此作業(yè)2只能等待.與此同時,作業(yè)3也已到達,它只申請1臺磁帶機和60K內存空間,系統(tǒng)能滿足它的要求,因此作業(yè)3進入內存運行.此時作業(yè)1已運行了20分鐘,它還需要運行5分鐘,但這時內存中已有兩道作業(yè),因此它們要平分CPU時間,既作業(yè)1至少還要運行10分鐘才能運行完畢.8:30時,作業(yè)1運行完畢,釋放了它所占用的磁帶機和打印機,也釋放了它所占用的內存空間.此時系統(tǒng)中有1臺磁帶機和1臺打印機空閑,還有一個大小為15K和一個大小為25K的空閑分區(qū).與此同時,作業(yè)4到達,它與正在等待的作業(yè)2一起競爭內存和外設.因作業(yè)2要求的內存空間量無法滿足,因此作業(yè)2只好繼續(xù)等待.作業(yè)4只申請20K內存空間并只要1臺磁帶機,它的申請可以滿足.此時,作業(yè)3已運行了5分鐘,還需要15分鐘,內存中有兩道作業(yè).2023/9/28188:35時,作業(yè)到達,這時沒有空閑磁帶機,作業(yè)5等待9:00時,作業(yè)3運行完畢,釋放了它所占用的1臺磁帶機和內存空間.此時系統(tǒng)中有1臺磁帶機和1臺打印機,還有一個大小為75K和一個大小為5K的空閑分區(qū).因作業(yè)2先于作業(yè)5到達,且作業(yè)2的申請資源能夠得到滿足,所以作業(yè)2被調入內存,而作業(yè)5繼續(xù)等待.9:10時,作業(yè)4運行完畢,釋放了它所占用的磁帶機和內存空間.此時,系統(tǒng)中有2臺磁帶機空閑,還有一個大小為70K的空閑分區(qū).但因作業(yè)5申請1臺打印機,它只好繼續(xù)等待.9:15時,作業(yè)2運行完畢,釋放了它所占有的打印機和內存空間.作業(yè)5進入內存運行,它獨自使用CPU,15分鐘后,運行完畢.由上述分析可知:(1)作業(yè)調度選中作業(yè)的次序是1,3,4,2,5(2)作業(yè)1的周轉時間是8:30-8:00=30分鐘作業(yè)2的周轉時間是9:15-8:20=55分鐘作業(yè)3的周轉時間是9:00-8:20=40分鐘作業(yè)4的周轉時間是9:10-8:30=40分鐘作業(yè)5的周轉時間是9:30-8:35=55分鐘

(3)作業(yè)全部執(zhí)行結束的時間是9:302023/9/28195.

若磁盤的每個磁盤分成九段，現(xiàn)有一文件共有A,B,…I個記錄，每個記錄的大小與段的長度相當，若磁盤轉速為6000轉/分，每讀出一段后需要2.5ms的處理時間。若忽略其他輔助時間，試問：

(1)如順序存放這些記錄時，讀出該文件需多少時間；

(2