課件操作系統(tǒng)設(shè)備管理例題

1設(shè)備管理例題2023/9/282

一、名詞解釋虛設(shè)備技術(shù)通道緩沖技術(shù)磁盤(pán)調(diào)度緩沖技術(shù)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

。2023/9/283

二、單項(xiàng)選擇題1，下面說(shuō)法中正確的是：CA，文件管理和設(shè)備管理是操作系統(tǒng)中兩個(gè)完全獨(dú)立的功能，二者無(wú)關(guān)；

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

C，文件系統(tǒng)為用戶(hù)提供按名存取服務(wù)，實(shí)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(shè)備管理部分完成的；

D，設(shè)備管理是文件系統(tǒng)的基礎(chǔ)，文件管理是設(shè)備管理的一部分。2，通過(guò)硬件和軟件的功能擴(kuò)充，把原來(lái)的獨(dú)占設(shè)備改造成若干個(gè)用戶(hù)共享的設(shè)備，這種設(shè)備稱(chēng)為（C）

A，存儲(chǔ)設(shè)備B，系統(tǒng)設(shè)備C，虛擬設(shè)備D，用戶(hù)設(shè)備。2023/9/2843，通道又稱(chēng)I/O處理機(jī)，它用于實(shí)現(xiàn)（A）之間的信息傳輸。A，主存與外設(shè)

B，CPU與外設(shè)

C，主存與外存

D，用戶(hù)設(shè)備4，CPU輸出數(shù)據(jù)的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于打印機(jī)的打印速度，為解決這一矛盾，采用(C)A，并行技術(shù)

B，通道技術(shù)

C，緩沖技術(shù)

D，虛存技術(shù)5，在磁盤(pán)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(hào)、磁道號(hào)、盤(pán)面號(hào)B，

盤(pán)面號(hào)、磁道號(hào)、扇區(qū)號(hào)C，

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

B，外存C，ROMD，寄存器8，為了使多個(gè)進(jìn)程能有效地同時(shí)處理輸入和輸出,最好使用(A)結(jié)構(gòu)的緩沖技術(shù)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(shè)備與存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換不經(jīng)過(guò)CPU來(lái)完成,這種數(shù)據(jù)交換方式是(C)A，程序查詢(xún)B，

中斷方式C，

DMA方式D，無(wú)條件存區(qū)方式10，設(shè)備管理程序?qū)υO(shè)備的管理是借助一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行的,下面的(A)不屬于設(shè)備管理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)A，JCBB，DCTC，COCTD，CHCT2023/9/28611，(B)用作連接大量的低速或中速I(mǎi)/O設(shè)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(shí)間的技術(shù)技術(shù)

A，SPOOLINGB，虛擬存儲(chǔ)技術(shù)

C，覆蓋與交換技術(shù)

D，通道技術(shù)13，以下敘述中正確的為(C)A，在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中,只有I/O設(shè)備才是有效的中斷源

B，

在中斷處理過(guò)程中必須屏蔽中斷

C，同一用戶(hù)所使用的I/O設(shè)備也可能并行工作

D,SPOOLING是脫機(jī)I/O系統(tǒng)14，將系統(tǒng)中的每一臺(tái)設(shè)備按某種原則進(jìn)行統(tǒng)一的編號(hào),這些編號(hào)作為區(qū)分硬件和識(shí)別設(shè)備的代號(hào),該編號(hào)稱(chēng)為設(shè)備的(A)A，絕對(duì)號(hào)B，相對(duì)號(hào)C，類(lèi)型號(hào)D，符號(hào)名2023/9/287三、填空題1，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中配置了大量外圍設(shè)備，這些外圍設(shè)備可以分成兩大類(lèi)：一類(lèi)是(存儲(chǔ)設(shè)備)，如磁帶機(jī)、磁盤(pán)機(jī)等；另一類(lèi)是(輸入/輸出設(shè)備)，如顯示器、鍵盤(pán)、打印機(jī)2，DMA是指允許外部設(shè)備與主存儲(chǔ)器之間直接交換數(shù)據(jù)的設(shè)備，在DMA中必須設(shè)置地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器，前者用于存放(內(nèi)存地址)，后者用于(暫存數(shù)據(jù))3，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與I/O設(shè)備的特性密切相關(guān)，如果計(jì)算機(jī)中配置有一個(gè)光盤(pán)、一個(gè)1.44MB的軟盤(pán)及一個(gè)20GB的硬盤(pán)，此時(shí)應(yīng)為它們配置(三)種外存設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。如果系統(tǒng)中連接有四個(gè)相同的終端設(shè)備，此時(shí)應(yīng)為它們配置(一)個(gè)終端設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。2023/9/2884，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)采用自成獨(dú)立系統(tǒng)的通道結(jié)構(gòu)，主存儲(chǔ)器與外圍設(shè)備之間傳送信息的輸入輸出操作由通道（又可稱(chēng)為I/O處理機(jī)）完成，從而系統(tǒng)獲得中央處理器與外圍設(shè)備之間并行工作的能力。5.設(shè)備分配應(yīng)保證設(shè)備有(高的利用率)和避免(死鎖問(wèn)題)6通道是一個(gè)獨(dú)立于(CPU)的專(zhuān)管(輸入輸出的處理機(jī)),它控制（外設(shè)或外存)與內(nèi)存之間的信息交換7發(fā)生中斷時(shí),剛執(zhí)行完的那條指令所在的單元號(hào)稱(chēng)為斷點(diǎn),斷點(diǎn)的邏輯后繼指令的單元號(hào)稱(chēng)為(恢復(fù)點(diǎn))8磁帶是一種(順序存取)的設(shè)備,它最適合的存取方式是(順序存取)9設(shè)備管理中采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有(系統(tǒng)設(shè)備表),(設(shè)備控制表),(控制器控制表),(通道控制表)2023/9/2891，設(shè)備管理的目標(biāo)是什么？設(shè)備管理的基本功能是什么？為完成這些基本功能，設(shè)備管理軟件應(yīng)由哪些程序組成？

答：設(shè)備管理的設(shè)計(jì)目標(biāo)是：

A，方便性：向用戶(hù)提供方便的設(shè)備使用接口；

B，并行性：設(shè)備傳輸與CPU重疊，各設(shè)備之間并行工作；

C，均衡性：既要使設(shè)備忙碌，又要避免忙閑不均；

D，獨(dú)立性：又稱(chēng)與設(shè)備無(wú)關(guān)性，它是隱蔽設(shè)備的物理特性。

設(shè)備管理的基本功能是：動(dòng)態(tài)地掌握并記錄設(shè)備的狀態(tài)；按照設(shè)備的類(lèi)型和系統(tǒng)中所采用的分配算法，決定把某一個(gè)設(shè)備分配給要求該設(shè)備的進(jìn)程；完成實(shí)際的I/O操作。

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

三、簡(jiǎn)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(diǎn)。

答：常見(jiàn)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(nèi)存訪問(wèn)方式（DMA）和通道控制方式。

程序直接控制方式管理簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，但要使主機(jī)等待I/O設(shè)備，且設(shè)備與CPU、設(shè)備與設(shè)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(shè)備的空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，主機(jī)和外設(shè)可以并行工作，提高了主機(jī)的利用率，但由于中斷次數(shù)多，每次中斷都要作現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和恢復(fù)工作，系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)較大，仍要占用較多的CPU時(shí)間，而且快速的I/O設(shè)備要求中斷響應(yīng)要足夠快，否則會(huì)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(wèn)題，從而大減少了CPU的負(fù)擔(dān)。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(shè)備驅(qū)動(dòng)程序啟動(dòng)設(shè)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(zhǎng)度等，而且一個(gè)DMA控制器只能控制一個(gè)設(shè)備。

2023/9/28113，設(shè)備分配策略與哪些因素有關(guān)？答：設(shè)備分配策略與下列因素有關(guān)：

A，I/O設(shè)備的固有屬性：對(duì)于獨(dú)占設(shè)備、共享設(shè)備、虛擬設(shè)備等通常采用相應(yīng)的分配算法；

B，設(shè)備分配算法：常見(jiàn)的有先來(lái)先服務(wù)算法、優(yōu)先級(jí)高者優(yōu)先算法；

C，設(shè)備分配的安全性：避免死鎖的產(chǎn)生；

D,設(shè)備獨(dú)立性：是指應(yīng)用程序使用的邏輯設(shè)備獨(dú)立于系統(tǒng)實(shí)際配置的物理設(shè)備。4，實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備的主要條件是什么？答：實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備必須要有一定的硬件和軟件條件為基礎(chǔ)。硬件方面需大容量的磁盤(pán)、中斷機(jī)構(gòu)和通道裝置，具有CPU與通道并行工作的能力；軟件方面應(yīng)采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)。

2023/9/2812思考題:如何將獨(dú)占型輸入設(shè)備改造成可共享使用的虛設(shè)備?在設(shè)備管理中,何謂設(shè)備獨(dú)立性?如何實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性?何謂虛擬設(shè)備?請(qǐng)說(shuō)明SPOOLING系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備的.2023/9/2813

四、應(yīng)用題

1、假定有一個(gè)具有200個(gè)磁道（編號(hào)為0~199）的移動(dòng)頭磁盤(pán)，在完成了磁道125的請(qǐng)求后，當(dāng)前正在磁道143處為一個(gè)請(qǐng)求服務(wù)。若請(qǐng)求隊(duì)列以FIFO次序存放：86，147，91，177，94，150，102，175，130. 對(duì)下列每一個(gè)磁盤(pán)調(diào)度算法，若要滿(mǎn)足這些請(qǐng)求，則總的磁頭移動(dòng)次數(shù)是多少?

(1)FCFS

(2)SSTF

(3)SCAN

(4)CSCAN

解：

計(jì)算可得各算法的磁頭移動(dòng)次數(shù)如下。

(1)FCFS：565

(2)SSTF：162

(3)SCAN：125

(4)CSCAN：169；

2023/9/28142、磁盤(pán)請(qǐng)求以10，22，20，2，40，6，38柱面的次序到達(dá)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。尋道時(shí)每個(gè)柱面移動(dòng)需6ms，計(jì)算按以下算法調(diào)度時(shí)的尋道時(shí)間（當(dāng)前在20柱面）。

（1）

先來(lái)先服務(wù)

（2）

下一個(gè)最鄰近柱面

(3)電梯算法

分析：解題方法為先計(jì)算出每種算法的柱面移動(dòng)總量，因?yàn)槊總€(gè)柱面移動(dòng)需要6ms，所以尋道時(shí)間=柱面移動(dòng)總量×6ms

解：（1）先來(lái)先服務(wù)算法調(diào)度順序?yàn)椋?0，22，20，2，40，6，38，

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

尋道時(shí)間為146×6ms=876ms

(2)下一個(gè)最鄰近柱面即最短尋道優(yōu)先，調(diào)度順序?yàn)?0，22，10，6，2，38，40

柱面移動(dòng)總量為60，尋道時(shí)間為60×6ms=360ms

(3)電梯算法調(diào)度順序?yàn)?20,22,38,40,10,6,2

柱面移動(dòng)總量為58，尋道時(shí)間為58×6ms=348ms

2023/9/2815

3.設(shè)有一長(zhǎng)度為L(zhǎng)個(gè)字節(jié)的文件存放到磁帶上，今劃定磁帶的物理塊長(zhǎng)為B。試問(wèn)：（1）

存放該文件需要多少個(gè)磁帶塊？（2）若啟動(dòng)一次磁帶機(jī)可交換8個(gè)塊的信息，則讀/寫(xiě)這個(gè)文件需執(zhí)行多少次I/O操作？（3）若啟動(dòng)一次磁帶機(jī)可交換8個(gè)塊的信息，為滿(mǎn)足讀/寫(xiě)該文件信息的需要，應(yīng)當(dāng)設(shè)置的主存緩沖區(qū)至少需多少個(gè)字節(jié)？

分析：由于磁帶的物理塊長(zhǎng)為B，所以一個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)字節(jié)的文件存放到磁帶上需要L/B（向上取整數(shù)）個(gè)磁帶塊。由于啟動(dòng)一次磁帶機(jī)可交換8個(gè)塊的信息，所以讀/寫(xiě)這個(gè)文件共需執(zhí)行[L/B]/8次I/O操作。為滿(mǎn)足讀/寫(xiě)該文件的需要，應(yīng)設(shè)置的內(nèi)存緩沖區(qū)至少應(yīng)能放下8個(gè)塊的信息，故至少需8B個(gè)字節(jié)。

答：（1）存放該文件需L/B（向上取整數(shù)）個(gè)磁帶塊。（2）讀/寫(xiě)這個(gè)文件共需執(zhí)行[L/B]/8次I/O操作。（3）應(yīng)設(shè)置的內(nèi)存緩沖區(qū)至少需8B個(gè)字節(jié)。

2023/9/2816

4.在某多道程序系統(tǒng)中,

供用戶(hù)使用的內(nèi)存空間有100K,磁帶機(jī)2臺(tái),打印機(jī)1臺(tái).系統(tǒng)采用可變式分區(qū)分配方式管理內(nèi)存,對(duì)磁帶機(jī)和打印機(jī)采用靜態(tài)分配方式,并假設(shè)輸入/輸出操作的時(shí)間忽略不計(jì).現(xiàn)有一作業(yè)序列如下表所示.作業(yè)號(hào)到達(dá)時(shí)間要求計(jì)算時(shí)間要求內(nèi)存量申請(qǐng)磁帶機(jī)數(shù)申請(qǐng)打印機(jī)數(shù)

8:0025分鐘15K1臺(tái)1臺(tái)8:2010分鐘30K---1臺(tái)8:2020分鐘60K1臺(tái)---8:3020分鐘20K1臺(tái)---8:3515分鐘10K1臺(tái)1臺(tái)假設(shè)作業(yè)調(diào)度采用先來(lái)先服務(wù)算法,優(yōu)先分配內(nèi)存的低地址區(qū)域且不準(zhǔn)移動(dòng)已在內(nèi)存中的作業(yè),在內(nèi)存中的作業(yè)平分CPU時(shí)間,試問(wèn):(1)作業(yè)調(diào)度選中作業(yè)的次序是什么?(2)如果把一個(gè)作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間定義為到達(dá)系統(tǒng)至計(jì)算完成的時(shí)間,則最大和最小的作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間是什么?(3)作業(yè)全部執(zhí)行結(jié)束的時(shí)間是多少?2023/9/2817分析:本題中,作業(yè)的調(diào)度不僅與作業(yè)到達(dá)時(shí)間有關(guān),而且與系統(tǒng)中的資源分配情況有關(guān).內(nèi)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(dòng)已存放在內(nèi)存中的作業(yè),即將內(nèi)存空間按用戶(hù)要求動(dòng)態(tài)地劃分成若干個(gè)分區(qū),每次分配內(nèi)存空間時(shí)總是從某個(gè)滿(mǎn)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(qǐng)的外設(shè)后才能進(jìn)入主存運(yùn)行

8:00時(shí),作業(yè)1到達(dá),此時(shí)內(nèi)存和外設(shè)均處于空閑狀態(tài),且作業(yè)1申請(qǐng)的設(shè)備臺(tái)數(shù)與內(nèi)存均可滿(mǎn)足.8:20時(shí),作業(yè)2到達(dá),由于作業(yè)2申請(qǐng)的打印機(jī)當(dāng)前正被作業(yè)1使用,因此作業(yè)2只能等待.與此同時(shí),作業(yè)3也已到達(dá),它只申請(qǐng)1臺(tái)磁帶機(jī)和60K內(nèi)存空間,系統(tǒng)能滿(mǎn)足它的要求,因此作業(yè)3進(jìn)入內(nèi)存運(yùn)行.此時(shí)作業(yè)1已運(yùn)行了20分鐘,它還需要運(yùn)行5分鐘,但這時(shí)內(nèi)存中已有兩道作業(yè),因此它們要平分CPU時(shí)間,既作業(yè)1至少還要運(yùn)行10分鐘才能運(yùn)行完畢.8:30時(shí),作業(yè)1運(yùn)行完畢,釋放了它所占用的磁帶機(jī)和打印機(jī),也釋放了它所占用的內(nèi)存空間.此時(shí)系統(tǒng)中有1臺(tái)磁帶機(jī)和1臺(tái)打印機(jī)空閑,還有一個(gè)大小為15K和一個(gè)大小為25K的空閑分區(qū).與此同時(shí),作業(yè)4到達(dá),它與正在等待的作業(yè)2一起競(jìng)爭(zhēng)內(nèi)存和外設(shè).因作業(yè)2要求的內(nèi)存空間量無(wú)法滿(mǎn)足,因此作業(yè)2只好繼續(xù)等待.作業(yè)4只申請(qǐng)20K內(nèi)存空間并只要1臺(tái)磁帶機(jī),它的申請(qǐng)可以滿(mǎn)足.此時(shí),作業(yè)3已運(yùn)行了5分鐘,還需要15分鐘,內(nèi)存中有兩道作業(yè).2023/9/28188:35時(shí),作業(yè)到達(dá),這時(shí)沒(méi)有空閑磁帶機(jī),作業(yè)5等待9:00時(shí),作業(yè)3運(yùn)行完畢,釋放了它所占用的1臺(tái)磁帶機(jī)和內(nèi)存空間.此時(shí)系統(tǒng)中有1臺(tái)磁帶機(jī)和1臺(tái)打印機(jī),還有一個(gè)大小為75K和一個(gè)大小為5K的空閑分區(qū).因作業(yè)2先于作業(yè)5到達(dá),且作業(yè)2的申請(qǐng)資源能夠得到滿(mǎn)足,所以作業(yè)2被調(diào)入內(nèi)存,而作業(yè)5繼續(xù)等待.9:10時(shí),作業(yè)4運(yùn)行完畢,釋放了它所占用的磁帶機(jī)和內(nèi)存空間.此時(shí),系統(tǒng)中有2臺(tái)磁帶機(jī)空閑,還有一個(gè)大小為70K的空閑分區(qū).但因作業(yè)5申請(qǐng)1臺(tái)打印機(jī),它只好繼續(xù)等待.9:15時(shí),作業(yè)2運(yùn)行完畢,釋放了它所占有的打印機(jī)和內(nèi)存空間.作業(yè)5進(jìn)入內(nèi)存運(yùn)行,它獨(dú)自使用CPU,15分鐘后,運(yùn)行完畢.由上述分析可知:(1)作業(yè)調(diào)度選中作業(yè)的次序是1,3,4,2,5(2)作業(yè)1的周轉(zhuǎn)時(shí)間是8:30-8:00=30分鐘作業(yè)2的周轉(zhuǎn)時(shí)間是9:15-8:20=55分鐘作業(yè)3的周轉(zhuǎn)時(shí)間是9:00-8:20=40分鐘作業(yè)4的周轉(zhuǎn)時(shí)間是9:10-8:30=40分鐘作業(yè)5的周轉(zhuǎn)時(shí)間是9:30-8:35=55分鐘

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

若磁盤(pán)的每個(gè)磁盤(pán)分成九段，現(xiàn)有一文件共有A,B,…I個(gè)記錄，每個(gè)記錄的大小與段的長(zhǎng)度相當(dāng)，若磁盤(pán)轉(zhuǎn)速為6000轉(zhuǎn)/分，每讀出一段后需要2.5ms的處理時(shí)間。若忽略其他輔助時(shí)間，試問(wèn)：

(1)如順序存放這些記錄時(shí)，讀出該文件需多少時(shí)間；

(2