吉林大學(xué)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)題庫第六章

1、第六章 輸入輸出系統(tǒng) 知識(shí)點(diǎn)匯總 系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間、存儲(chǔ)外設(shè)可靠性能參數(shù) （可靠性/可用性/可信性）、RAID、CPU與外設(shè)進(jìn)行輸入/輸出方式（程 序查詢、中斷、DMA通道）、分離事務(wù)總線、同步總線、異步總線、通道處理機(jī)功能、通道處理工作過程、 字節(jié)多路通道、選擇通道、數(shù)組多路通道、通道流量（最大流量、實(shí)際流量） 簡答題 1. 反映存儲(chǔ)外設(shè)可靠性能的參數(shù)有哪些（知識(shí)點(diǎn)：存儲(chǔ)外設(shè)可靠性能參數(shù)） 答：（ 1）可靠性：系統(tǒng)從初始狀態(tài)開始一直提供服務(wù)的能力。 （2）可用性：系統(tǒng)正常工作時(shí)間在連續(xù)兩次正常服務(wù)間隔時(shí)間中所占的比率。 （ 3）可信性：服務(wù)的質(zhì)量，即在多大程度上可以合理地認(rèn)為服務(wù)是可靠的。 2.

2、 簡述同步總線和異步總線的優(yōu)缺點(diǎn)。 （知識(shí)點(diǎn)：同步總線、異步總線） 答： （1） 同步總線。同步總線上所有設(shè)備通過統(tǒng)一的總線系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行同步。同步總線成本低，因?yàn)?它不需要設(shè)備之間互相確定時(shí)序的邏輯。但是同步總線也有缺點(diǎn)，總線操作必須以相同的速度運(yùn)行。 （2）異步總線。異步總線上的設(shè)備之間沒有統(tǒng)一的系統(tǒng)時(shí)鐘，設(shè)備自己內(nèi)部定時(shí)。設(shè)備之間的信息傳 送用總線發(fā)送器和接收器控制。異步總線容易適應(yīng)更廣泛的設(shè)備類型，擴(kuò)充總線時(shí)不用擔(dān)心時(shí)鐘時(shí)序和時(shí) 鐘同步問題。但在傳輸時(shí)，異步總線需要額外的同步開銷。 3. 簡述通道完成一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕^程。 （知識(shí)點(diǎn)：通道處理工作過程） 答：（1）在用戶程序中使用訪管指

3、令進(jìn)入管理程序，由CPU通過管理程序組織一個(gè)通道程序，并啟動(dòng) 通道。 （2）通道處理機(jī)執(zhí)行 CPU為它組織的通道程序，完成指定的數(shù)據(jù)I/O工作。 （3）通道程序結(jié)束后向 CPU發(fā)中斷請(qǐng)求。CPU響應(yīng)這個(gè)中斷請(qǐng)求后， 第二次進(jìn)入操作系統(tǒng)，調(diào)用管理程 序?qū)?I/O 中斷請(qǐng)求進(jìn)行處理。 4. 簡述三種通道傳輸方式及其傳輸過程。 （知識(shí)點(diǎn)：字節(jié)多路通道、選擇通道、數(shù)組多路通道） 答： （1） 字節(jié)多路通道：通道每連接一個(gè)外圍設(shè)備，只傳送一個(gè)字節(jié)，然后又與另一臺(tái)設(shè)備連接，并傳送 一個(gè)字節(jié)。 （2） 數(shù)組多路通道：通道每連接一臺(tái)外圍設(shè)備，傳送一個(gè)數(shù)據(jù)塊，傳送完成后，又與另一臺(tái)高 速設(shè)備連接，再傳送一個(gè)數(shù)據(jù)

4、塊。 （3） 選擇通道：通道每連接一個(gè)外圍設(shè)備，就把這個(gè)設(shè)備的多有待傳字 節(jié)全部傳送完成，然后再與另一臺(tái)設(shè)備相連接。 5. 簡述通道的主要功能（答出 5 項(xiàng)即可）（知識(shí)點(diǎn)：通道處理機(jī)功能） 答：（1）選擇連接設(shè)備。 （2）執(zhí)行通道程序。 （ 3）給出外圍設(shè)備的操作地址。 （4）給出主存緩沖區(qū)的首地 址。（5）傳送計(jì)數(shù)。（6）傳送后處理。 （7）設(shè)備監(jiān)測(cè)。 （8）格式變換。 選擇題 1. 通道完成一次數(shù)據(jù)傳輸過程要中斷幾次CPU（ D ）（知識(shí)點(diǎn)：通道處理機(jī)工作過程） A. 1 次；B. 0 次；C. 3 次；D. 2 次； 2. 通道完成一次數(shù)據(jù)傳輸過程要幾次CPU管態(tài)（C ）（知識(shí)點(diǎn)：通道處

5、理機(jī)工作過程） A. 0 次； B. 1 次； C. 2 次； D. 3 次； 3. 當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過執(zhí)行通道程序完成輸入輸出工作，執(zhí)行通道程序的是（B ）。（知識(shí)點(diǎn)：通道處理 工作過程） A. CPU B. 通道 C. CPU和通道 D 指定的外設(shè) 4. 磁盤存儲(chǔ)器適合于連接到（ C ）。（知識(shí)點(diǎn)：字節(jié)多路通道、選擇通道、數(shù)組多路通道） A 字節(jié)多路通道或者選擇通道 B 字節(jié)多路通道或數(shù)組多路通道 C. 選擇通道或數(shù)組多路通道 D. 任意一種通道 計(jì)算題 1. 某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包含兩個(gè)選擇通道和一個(gè)字節(jié)多路通道，每個(gè)選擇通道上連接2臺(tái)磁盤機(jī)和2臺(tái)磁帶機(jī), 字節(jié)多路通道上連接 2臺(tái)行式打印機(jī)和10

6、個(gè)終端，假定各設(shè)備的傳輸率如下： 磁盤機(jī)：600KB/S 磁帶機(jī)：100KB/S 行式打印機(jī)：10KB/S 終端：1KB/S 試計(jì)算該系統(tǒng)的最大I/O傳輸率(知識(shí)點(diǎn)：通道處理機(jī)、字節(jié)多路通道、選擇通道、數(shù)組多路通道) 答： Vl10= V I10 select+ Viio multi =2X 600+ 2X 10+ 10X 仁 1230KB/S 即計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的最大I/O傳輸率為1230KB/S 2. 一個(gè)字節(jié)多路通道連接 6臺(tái)設(shè)備，它們的數(shù)據(jù)傳輸率如下表所示，求: 設(shè)備名稱 Di D2 D3 D4 D6 數(shù)據(jù)傳輸速率(B/ms) 50 50 40 25 25 10 (1) 各設(shè)備相應(yīng)兩次請(qǐng)求傳

7、送字節(jié)的間隔時(shí)間是多少 (2) 當(dāng)所有設(shè)備要同時(shí)傳送數(shù)據(jù)時(shí)，計(jì)算該通道的實(shí)際工作流量。 (3) 若通道的最大流量等于實(shí)際工作流量，求通道的工作周期Ts+Td。 (4) 若把6臺(tái)設(shè)備掛接在數(shù)組多路通道上，且(3)中的Ts=4TD,求此數(shù)組多路通道的極限流量，設(shè) 定長塊為512B. (知識(shí)點(diǎn)：通道處理機(jī)、字節(jié)多路通道、選擇通道、數(shù)組多路通道) 答：(1)六臺(tái)設(shè)備中兩次請(qǐng)求的間隔時(shí)間依次分別為: 20 s、20 s、25 卩 s、40 s、40 s、100 s (2)通道實(shí)際流量為 6 fbytefi 50 50 40 25 25 10 200B/ms i 1 (3)由于通道的最大流量等于實(shí)際工作流

8、量，即有 200B/ ms f 1 1 max byte TS tD 可得，通道的工作周期Ts+Td = 5卩s。 (4) 因?yàn)?Ts=4TD,所以 TS=4卩 s, TD=1 f max .block K Ts KTd 512 4_5121 512 麗 (B/ s) 0.9922(B/ s) 1 1 3. 設(shè)某個(gè)字節(jié)多路通道的設(shè)備選擇時(shí)間Ts為卩s,傳送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)所需的時(shí)間TD為卩s。若某種低 速外設(shè)每隔500 ys發(fā)出一次傳送請(qǐng)求，請(qǐng)問： (1) 該通道最多可連接多少臺(tái)這種外設(shè) 另有一通道，數(shù)據(jù)傳送期間，選擇一次設(shè)備為1 y S,傳送一個(gè)字節(jié)也需要1 y S?，F(xiàn)采用數(shù)組多路通道， 定長

9、快為512B,要掛接的各設(shè)備要求傳送信息的工作速率如下表，求： (2) 數(shù)組多路通道工作的極限流量是多少 (3) 哪些設(shè)備可掛接此數(shù)組多路通道上為什么 設(shè)備號(hào) D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 工作速率(kB/s ) 1000 480 200 150 100 80 28 20 (知識(shí)點(diǎn)：通道處理機(jī)、字節(jié)多路通道、選擇通道、數(shù)組多路通道) 答：(1 )字節(jié)多路通道的最大流量為: f 1 1 max byte TStD P 字節(jié)多路通道的實(shí)際流量為：fbytefi i 1 其中，p為通道連接的外設(shè)臺(tái)數(shù), fi為外設(shè)i的數(shù)據(jù)傳輸速率。因?yàn)檫B接的是同樣的外設(shè)，所以 f1=f2=fp=f

10、, 故有 f byte =pf。 通道流量匹配的要求有 :f max-bytebyte 即有: Ts Td pf ；可得：p (Ts TD)f 已知Ts =卩s, Td =卩s, 1/f = 500卩s,可求出通道最多可連接的設(shè)備臺(tái)數(shù)為: (2) f m ax.block 1 (Ts TD)f 500 s (9.8 0.2) s K TSKt； 512 15121 512 513 (B/ s) 1000 kB /s (3) 可掛28號(hào)設(shè)備，1號(hào)設(shè)備不能掛。因?yàn)樗粷M足基本工作條件fmaxblockfblock.i 4. 一個(gè)字節(jié)多路通道連接有 6臺(tái)設(shè)備，它們的數(shù)據(jù)傳輸率如下表所示。 設(shè)備名稱

11、D D2 D3 D4 D5 Db D7 數(shù)據(jù)傳輸速率(B/ms) 50 40 30 25 25 20 10 (1) 計(jì)算該通道的實(shí)際工作流量。 (2) 若通道的最大流量等于實(shí)際工作流量，求通道的工作周期Ts+Td。 (知識(shí)點(diǎn)：通道處理機(jī)、字節(jié)多路通道、選擇通道、數(shù)組多路通道) 答： (1 )通道實(shí)際流量為 6 fbytefi 50 40 30 25 25 20 10 200B/ms i 1 (2)由于通道的最大流量等于實(shí)際工作流量，即有 r 1 fmax byte200B/ ms Ts Td 可得，通道的工作周期 Ts+Td = 5卩s。 5. 設(shè)某個(gè)字節(jié)多路通道的設(shè)備選擇時(shí)間Ts為卩s,傳送

12、一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)所需的時(shí)間TD為卩s。若某種低 速外設(shè)每隔500 s發(fā)出一次傳送請(qǐng)求，請(qǐng)問： (1) 該通道最多可連接多少臺(tái)這種外設(shè) 對(duì)如下A F 6種高速設(shè)備，一次傳送的字節(jié)數(shù)不少于1024個(gè)字節(jié)，其中A F設(shè)備每發(fā)一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) 傳送請(qǐng)求的時(shí)間間隔如下表，求： (2) 數(shù)組多路通道工作的極限流量是多少 (3)哪些設(shè)備可掛接此數(shù)組多路通道上為什么 A F設(shè)備每發(fā)一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)傳送請(qǐng)求的時(shí)間間隔(卩s) 設(shè)備號(hào) A B C D E F 發(fā)請(qǐng)求間隔 (知識(shí)點(diǎn)：通道處理機(jī)、字節(jié)多路通道、選擇通道、數(shù)組多路通道) 解: (1)字節(jié)多路通道的最大流量為: fmax byte 1 Ts Td p 字節(jié)多路通道

13、的實(shí)際流量為：fbytefi i 1 其中，p為通道連接的外設(shè)臺(tái)數(shù)，fi為外設(shè)i的數(shù)據(jù)傳輸速率。因?yàn)檫B接的是同樣的外設(shè)，所以 fl=f2=fp=f , 故有 f byte =pf。 通道流量匹配的要求有: max-bytebyte 即有： Ts Td pf ；可得:p (Ts TD)f 已知Ts = 卩s, Td =卩s, 1/f = 500卩s,可求出通道最多可連接的設(shè)備臺(tái)數(shù)為: 500 s p50 (Ts TD)f (9.8 0.2) s (2) A F 應(yīng)掛接在選擇通道上，選擇通道的極限流量為 fm ax.select N1024 (B/ s) Ts NTd 9.810240.20.21

14、 (3)可掛B C、E、F號(hào)設(shè)備， 因?yàn)樗鼭M足基本工作條件 max .select select.i 6. 有8臺(tái)外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸率如表所示，設(shè)計(jì)一種通道，Ts=2us, Td=2us。 (1) 如果按字節(jié)多路通道設(shè)計(jì)，通道的最大流量是多少若希望從8臺(tái)外設(shè)中至少選擇 4臺(tái)外設(shè)同時(shí)連接到 該通道上，而且盡量多連接傳輸速率高的外設(shè)，那么，應(yīng)選擇哪些外設(shè)連接到該通道上 (2) 如果按數(shù)組多路通道設(shè)計(jì)，且通道一次傳送定長數(shù)據(jù)塊的大小k= 512B，該通道的最大流量是多少從 8臺(tái)外設(shè)中能選擇哪些外設(shè)連接到該通道上 設(shè)備號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 數(shù)據(jù)傳輸速率(KB/s) 500 240 100 7

15、5 50 40 14 10 （知識(shí)點(diǎn)：通道處理機(jī)、字節(jié)多路通道、選擇通道、數(shù)組多路通道） 解: (1) f maxbete=1/(TS+Td)=250KB/S p 根據(jù)f maxbete 所以應(yīng)選擇3, 4 , 5, 7, 8同時(shí)鏈接到通道上，因?yàn)?i 1 5 fi =100+75+50+14+10=249KB/s250KB/s i 1 f maxblock =k/（Ts+kTd）=512/（2+512 X 2）=499KB/s 根據(jù)f maxblock fi因此，除外設(shè)1夕卜，其他外設(shè)都可以同時(shí)連接通道上。 7. 設(shè)某通道設(shè)備的選擇時(shí)間 TS為1卩s，傳送一個(gè)字節(jié)所需要的時(shí)間TD為1卩s,現(xiàn)有7臺(tái)外設(shè)的數(shù)據(jù)傳 輸率分別如下所示： 設(shè)備名稱 D, D D C4 D5 D6 D 數(shù)據(jù)傳輸速率/ KB/s 1000 320 50 55 120 150 1024 問：（1）假設(shè)為數(shù)組多路通道，一次傳送定長數(shù)據(jù)塊的大小k為512字節(jié)。該通道的最大流量是多少所給 出的哪些外設(shè)可以連接到該通道上正常工作。（5分） （2）假設(shè)為字節(jié)多路通道，則該通道的最大流量是多少選擇那些設(shè)備連接