课件操作系统设备管理例题

1设备管理例题2023/9/282

一、名词解释虚设备技术通道缓冲技术磁盘调度缓冲技术设备驱动程序

。2023/9/283

二、单项选择题1，下面说法中正确的是：CA，文件管理和设备管理是操作系统中两个完全独立的功能，二者无关；

B，设备管理与文件系统密切相关，文件管理是设备管理和的基础，设备管理必须依赖文件管理才能最终完成相应的功能；

C，文件系统为用户提供按名存取服务，实现逻辑文件与物理文件之间的映射，而文件信息的存取是由设备管理部分完成的；

D，设备管理是文件系统的基础，文件管理是设备管理的一部分。2，通过硬件和软件的功能扩充，把原来的独占设备改造成若干个用户共享的设备，这种设备称为（C）

A，存储设备B，系统设备C，虚拟设备D，用户设备。2023/9/2843，通道又称I/O处理机，它用于实现（A）之间的信息传输。A，主存与外设

B，CPU与外设

C，主存与外存

D，用户设备4，CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为解决这一矛盾，采用(C)A，并行技术

B，通道技术

C，缓冲技术

D，虚存技术5，在磁盘上确定分块所在位置必须给出的参数依次是（D）A，扇区号、磁道号、盘面号B，

盘面号、磁道号、扇区号C，

扇区号、磁道号、柱面号D，柱面号、磁头号、扇区号6，采用SPOOLing技术的系统中，用户的打印首先被送到（B）A，打印机B，磁盘固定区域C，内存固定区域D，终端2023/9/2857，缓冲技术中的缓冲池在(A)A，主存

B，外存C，ROMD，寄存器8，为了使多个进程能有效地同时处理输入和输出,最好使用(A)结构的缓冲技术A，缓冲池

B，闭缓冲区环

C，单缓冲区

D，双缓冲区9，如果I/O设备与存储设备进行数据交换不经过CPU来完成,这种数据交换方式是(C)A，程序查询B，

中断方式C，

DMA方式D，无条件存区方式10，设备管理程序对设备的管理是借助一些数据结构来进行的,下面的(A)不属于设备管理数据结构A，JCBB，DCTC，COCTD，CHCT2023/9/28611，(B)用作连接大量的低速或中速I/O设备A，数据选择通道

B，字节多路通道C，数据多路通道

12，(A)是操作系统中采用的以空间换取时间的技术技术

A，SPOOLINGB，虚拟存储技术

C，覆盖与交换技术

D，通道技术13，以下叙述中正确的为(C)A，在现代计算机中,只有I/O设备才是有效的中断源

B，

在中断处理过程中必须屏蔽中断

C，同一用户所使用的I/O设备也可能并行工作

D,SPOOLING是脱机I/O系统14，将系统中的每一台设备按某种原则进行统一的编号,这些编号作为区分硬件和识别设备的代号,该编号称为设备的(A)A，绝对号B，相对号C，类型号D，符号名2023/9/287三、填空题1，现代计算机系统中配置了大量外围设备，这些外围设备可以分成两大类：一类是(存储设备)，如磁带机、磁盘机等；另一类是(输入/输出设备)，如显示器、键盘、打印机2，DMA是指允许外部设备与主存储器之间直接交换数据的设备，在DMA中必须设置地址寄存器和数据寄存器，前者用于存放(内存地址)，后者用于(暂存数据)3，设备驱动程序与I/O设备的特性密切相关，如果计算机中配置有一个光盘、一个1.44MB的软盘及一个20GB的硬盘，此时应为它们配置(三)种外存设备驱动程序。如果系统中连接有四个相同的终端设备，此时应为它们配置(一)个终端设备驱动程序。2023/9/2884，现代计算机采用自成独立系统的通道结构，主存储器与外围设备之间传送信息的输入输出操作由通道（又可称为I/O处理机）完成，从而系统获得中央处理器与外围设备之间并行工作的能力。5.设备分配应保证设备有(高的利用率)和避免(死锁问题)6通道是一个独立于(CPU)的专管(输入输出的处理机),它控制（外设或外存)与内存之间的信息交换7发生中断时,刚执行完的那条指令所在的单元号称为断点,断点的逻辑后继指令的单元号称为(恢复点)8磁带是一种(顺序存取)的设备,它最适合的存取方式是(顺序存取)9设备管理中采用的数据结构有(系统设备表),(设备控制表),(控制器控制表),(通道控制表)2023/9/2891，设备管理的目标是什么？设备管理的基本功能是什么？为完成这些基本功能，设备管理软件应由哪些程序组成？

答：设备管理的设计目标是：

A，方便性：向用户提供方便的设备使用接口；

B，并行性：设备传输与CPU重叠，各设备之间并行工作；

C，均衡性：既要使设备忙碌，又要避免忙闲不均；

D，独立性：又称与设备无关性，它是隐蔽设备的物理特性。

设备管理的基本功能是：动态地掌握并记录设备的状态；按照设备的类型和系统中所采用的分配算法，决定把某一个设备分配给要求该设备的进程；完成实际的I/O操作。

为完成上述功能，设备管理软件应包括I/O交通管制程序、I/O调度程序（即设备分配程序）、I/O设备处理程序。

三、简答题2023/9/28102，I/O控制方式有哪几种？试比较它们各自的优缺点。

答：常见的I/O控制方式有程序直接控制方式、中断控制方式、直接内存访问方式（DMA）和通道控制方式。

程序直接控制方式管理简单、价格低廉，但要使主机等待I/O设备，且设备与CPU、设备与设备只能串行工作。

中断控制方式在某种程度上使CPU摆脱了等待I/O设备的空转现象，主机和外设可以并行工作，提高了主机的利用率，但由于中断次数多，每次中断都要作现场保护和恢复工作，系统开销较大，仍要占用较多的CPU时间，而且快速的I/O设备要求中断响应要足够快，否则会造成数据丢失。

DMA方式和通道方式都较好地解决了上述问题，从而大减少了CPU的负担。DMA方式与通道控制方式相比，在灵活性和功能方面仍存在一定的局限性，DMA方式要求CPU执行设备驱动程序启动设备，给出存放数据的起始地址以及操作方式和传送字节长度等，而且一个DMA控制器只能控制一个设备。

2023/9/28113，设备分配策略与哪些因素有关？答：设备分配策略与下列因素有关：

A，I/O设备的固有属性：对于独占设备、共享设备、虚拟设备等通常采用相应的分配算法；

B，设备分配算法：常见的有先来先服务算法、优先级高者优先算法；

C，设备分配的安全性：避免死锁的产生；

D,设备独立性：是指应用程序使用的逻辑设备独立于系统实际配置的物理设备。4，实现虚拟设备的主要条件是什么？答：实现虚拟设备必须要有一定的硬件和软件条件为基础。硬件方面需大容量的磁盘、中断机构和通道装置，具有CPU与通道并行工作的能力；软件方面应采用多道程序设计技术。

2023/9/2812思考题:如何将独占型输入设备改造成可共享使用的虚设备?在设备管理中,何谓设备独立性?如何实现设备独立性?何谓虚拟设备?请说明SPOOLING系统是如何实现虚拟设备的.2023/9/2813

四、应用题

1、假定有一个具有200个磁道（编号为0~199）的移动头磁盘，在完成了磁道125的请求后，当前正在磁道143处为一个请求服务。若请求队列以FIFO次序存放：86，147，91，177，94，150，102，175，130. 对下列每一个磁盘调度算法，若要满足这些请求，则总的磁头移动次数是多少?

(1)FCFS

(2)SSTF

(3)SCAN

(4)CSCAN

解：

计算可得各算法的磁头移动次数如下。

(1)FCFS：565

(2)SSTF：162

(3)SCAN：125

(4)CSCAN：169；

2023/9/28142、磁盘请求以10，22，20，2，40，6，38柱面的次序到达磁盘驱动器。寻道时每个柱面移动需6ms，计算按以下算法调度时的寻道时间（当前在20柱面）。

（1）

先来先服务

（2）

下一个最邻近柱面

(3)电梯算法

分析：解题方法为先计算出每种算法的柱面移动总量，因为每个柱面移动需要6ms，所以寻道时间=柱面移动总量×6ms

解：（1）先来先服务算法调度顺序为：10，22，20，2，40，6，38，

柱面移动总量为(20-10)+(22-10)+(22-20)+(20-2)+(40-2)+(40-6)+(38-6)=146，

寻道时间为146×6ms=876ms

(2)下一个最邻近柱面即最短寻道优先，调度顺序为20，22，10，6，2，38，40

柱面移动总量为60，寻道时间为60×6ms=360ms

(3)电梯算法调度顺序为:20,22,38,40,10,6,2

柱面移动总量为58，寻道时间为58×6ms=348ms

2023/9/2815

3.设有一长度为L个字节的文件存放到磁带上，今划定磁带的物理块长为B。试问：（1）

存放该文件需要多少个磁带块？（2）若启动一次磁带机可交换8个块的信息，则读/写这个文件需执行多少次I/O操作？（3）若启动一次磁带机可交换8个块的信息，为满足读/写该文件信息的需要，应当设置的主存缓冲区至少需多少个字节？

分析：由于磁带的物理块长为B，所以一个长度为L字节的文件存放到磁带上需要L/B（向上取整数）个磁带块。由于启动一次磁带机可交换8个块的信息，所以读/写这个文件共需执行[L/B]/8次I/O操作。为满足读/写该文件的需要，应设置的内存缓冲区至少应能放下8个块的信息，故至少需8B个字节。

答：（1）存放该文件需L/B（向上取整数）个磁带块。（2）读/写这个文件共需执行[L/B]/8次I/O操作。（3）应设置的内存缓冲区至少需8B个字节。

2023/9/2816

4.在某多道程序系统中,

供用户使用的内存空间有100K,磁带机2台,打印机1台.系统采用可变式分区分配方式管理内存,对磁带机和打印机采用静态分配方式,并假设输入/输出操作的时间忽略不计.现有一作业序列如下表所示.作业号到达时间要求计算时间要求内存量申请磁带机数申请打印机数

8:0025分钟15K1台1台8:2010分钟30K---1台8:2020分钟60K1台---8:3020分钟20K1台---8:3515分钟10K1台1台假设作业调度采用先来先服务算法,优先分配内存的低地址区域且不准移动已在内存中的作业,在内存中的作业平分CPU时间,试问:(1)作业调度选中作业的次序是什么?(2)如果把一个作业的周转时间定义为到达系统至计算完成的时间,则最大和最小的作业周转时间是什么?(3)作业全部执行结束的时间是多少?2023/9/2817分析:本题中,作业的调度不仅与作业到达时间有关,而且与系统中的资源分配情况有关.内存分配采用可变式式分区管理,要求先分配地址低端且不能移动已存放在内存中的作业,即将内存空间按用户要求动态地划分成若干个分区,每次分配内存空间时总是从某个满足空间要求的空闲分区中划分出与作业大小相同的一部分.静态分配指的是作业得到了所有申请的外设后才能进入主存运行

8:00时,作业1到达,此时内存和外设均处于空闲状态,且作业1申请的设备台数与内存均可满足.8:20时,作业2到达,由于作业2申请的打印机当前正被作业1使用,因此作业2只能等待.与此同时,作业3也已到达,它只申请1台磁带机和60K内存空间,系统能满足它的要求,因此作业3进入内存运行.此时作业1已运行了20分钟,它还需要运行5分钟,但这时内存中已有两道作业,因此它们要平分CPU时间,既作业1至少还要运行10分钟才能运行完毕.8:30时,作业1运行完毕,释放了它所占用的磁带机和打印机,也释放了它所占用的内存空间.此时系统中有1台磁带机和1台打印机空闲,还有一个大小为15K和一个大小为25K的空闲分区.与此同时,作业4到达,它与正在等待的作业2一起竞争内存和外设.因作业2要求的内存空间量无法满足,因此作业2只好继续等待.作业4只申请20K内存空间并只要1台磁带机,它的申请可以满足.此时,作业3已运行了5分钟,还需要15分钟,内存中有两道作业.2023/9/28188:35时,作业到达,这时没有空闲磁带机,作业5等待9:00时,作业3运行完毕,释放了它所占用的1台磁带机和内存空间.此时系统中有1台磁带机和1台打印机,还有一个大小为75K和一个大小为5K的空闲分区.因作业2先于作业5到达,且作业2的申请资源能够得到满足,所以作业2被调入内存,而作业5继续等待.9:10时,作业4运行完毕,释放了它所占用的磁带机和内存空间.此时,系统中有2台磁带机空闲,还有一个大小为70K的空闲分区.但因作业5申请1台打印机,它只好继续等待.9:15时,作业2运行完毕,释放了它所占有的打印机和内存空间.作业5进入内存运行,它独自使用CPU,15分钟后,运行完毕.由上述分析可知:(1)作业调度选中作业的次序是1,3,4,2,5(2)作业1的周转时间是8:30-8:00=30分钟作业2的周转时间是9:15-8:20=55分钟作业3的周转时间是9:00-8:20=40分钟作业4的周转时间是9:10-8:30=40分钟作业5的周转时间是9:30-8:35=55分钟

(3)作业全部执行结束的时间是9:302023/9/28195.

若磁盘的每个磁盘分成九段，现有一文件共有A,B,…I个记录，每个记录的大小与段的长度相当，若磁盘转速为6000转/分，每读出一段后需要2.5ms的处理时间。若忽略其他辅助时间，试问：

(1)如顺序存放这些记录时，读出该文件需多少时间；

(2