第6章：设备管理

第六早基本题6单项选择题个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个单项选择题个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个缓冲技术中的缓冲池在中.人.内存8.外存C.ROM。.寄存器引入缓冲的主要目的是改善CPU和I/O设备之间速度不匹配的情况节省内存提高CPU的利用率提高I/O设备的效率CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为了解决这一矛盾,可采用 并行技术通道技术缓冲技术虚存技术为了使多个进程能有效地同时处理输入和输出，最好使用结构的缓冲技术.A.缓冲池闭缓冲区环单缓冲区双缓冲区通过硬件和软件的功能扩充，把原来独立的设备改造成能为若干用户共享的设备，这种设备称为.存储设备系统设备用户设备虚拟设备如果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程序查询中断方式DMA方式无条件存取方式中断发生后，应保留.缓冲区指针关键寄存器内容被中断的程序页表在中断处理中，输入/输出中断是指.I.设备出错 II.数据传输结束IIII和II都不是中断矢量是指.中断处理程序入口地址中断矢量表起始地址中断处理程序入口地址在中断矢量表中的存放地址中断断点的地址如果有多个中断同时发生，系统将根据中断优先级响应优先级最高的中断请求.若要调整中断时间的响应次序，可以利用.中断向量中断嵌套中断响应中断屏蔽设备管理程序对设备的管理是借助一些数据来进行的，下面的不属于设备管理数据结构.JCBDCTCOCTD.CHCT大多数低速设备都属于设备.独享共享虚拟SPOOL用做连接大量的低速或中速I/O设备数据选择通道字节多路通道数据多路通道是直接存取的存储设备.磁盘磁带打印机键盘显示终端以下叙述中正确的是.在现代计算机中，只有I/O设备才是有效的中断源在中断处理过程中必须屏蔽中断同一用户所使用的I/O设备也可能并行工作SPOOLING是脱机I/O系统是操作系统中采用的以空间换取时间的技术.SPOOLING技术虚拟存储技术覆盖与交换技术通道技术17.操作系统中的SPOOLING技术，实质是将转化为共享设备的技术.虚拟设备独占设备脱机设备块设备18.SPOOLING系统提高了利用率.独占设备共享设备文件主存储器在操作系统中,指的是一种硬件机制.通道技术缓冲池SPOOLING技术内存覆盖技术在操作系统中，用户在使用I/O设备时，，通常采用.物理设备名逻辑设备名虚拟设备名设备牌号21.采用假脱机技术,将磁盘的一部分作为公共缓冲区以代替打印机，用户对打印机的操作实际上是对磁盘的存储操作，用以代替打印机的部分是.独占设备共享设备虚拟设备一般物理设备22..按分类可将设备分为块设备和字符设备.从属关系操作特性共享属性信息交换单位算法是设备分配常用的一种算法.短作业优先最佳适应先来先服务首次适应利用虚拟设备达到I/O要求的技术是指.利用外存做缓冲,将作业与外存交换信息和外存与物理设备交换信息两者独立起来，并使他们并行工作的过程把I/O要求交给多个物理设备分散完成的过程

C.把I/O信息先存放在外存，然后有一台物理设备分批完成I/O要求的过程D.把共享设备该为某个作业的独享设备，集中完成I/O要求的过程将系统中的每一台设备按某中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，该编号称为设备的绝对号相对号类型号符号名通道是一种I/O端口数据通道I/（专用处理器软件工具选择题答案*************************************一、单项选择题A2.A3.C4.一、单项选择题A2.A3.C4.C7.B8.C9.A12.A13.B16.A17.B18.A21.C22.D23.CA5.DA10.D14. A 15. C19. A 20. B24. A 25. A 26.CL耳空题.*************************************设备分配应保证设备有和避免.设备管理中采用的数据结构有、、、 等四种.从资源管理（分配）的角度出，I/O设备可分为、和三种类型.按所属关系对I/O设备分类，可分为系统设备和两类.引起中断的生的事件称为.常用的I/O控制方式有程序直接控制方式、中断控制方式、和.设备分配中的安全性是指.通道指专门用于负责输入/输出工作的处理机.通道所执行的程序称为.通道是一个独立于的专管，它控制—与内存之间的信息交换.虚拟设备是通过技术把设备变成能为若于用户的设备.实现SPOOLING系统时,必须在磁盘上开辟出称为和的专门区域以存放作业信息和作业执行结果.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.打印机是设备，磁盘是设备.磁带是一种的设备.它最适合的存取方法是.

磁盘是一种—存取设备，磁盘在转动时经过读/写磁头所形成的填空题答案圆形轨迹称为填空题答案个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个高的利用率 死锁问题系统设备表 设备控制表 控制器控制表通道控制表独享共享虚拟用户设备中断源DMA方式通道控制方式设备分配中应保证不会引起进程死锁通道程序CPU 输入/输出的处理机外设或外存10.SPOOLING独享共享输入井输出井恢复点独占共享顺序存取顺序存取直接磁道住大#旦石火女*******************************************用牛TZZFW6********************************************什么是缓冲?为什么要引入缓冲？解:缓冲是用来在两种不同速度的设备之间传输信息时平滑传输过程的常用手段.除了在关键的地方采用少量硬件缓冲之外，大都采用软件缓冲.软件缓冲区是指在I/O操作期间用来临时存放输入/输出数据的一块存储区域.在操作系统中，引入缓冲的主要原因可归结为以下几点：A:缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾 一般情况下，程序的运行过程是时而进行计算，时而进行输入或输出.以输出为例，如果没有缓冲，则程序在输出时，必然由于打印的速度跟不上而使CPU停下来等待;然而在计算阶段,打印机又无事可做,如果设置一个缓冲区，程序可以将待输出的数据先输出到缓冲区中，然后继续执行;而打印机则可以从缓冲区取出数据慢慢打印.B:减少中断CPU的次数例如,假定从系统外传来的数据只用一位二进制位来接收，则每收到一位二进制数九月要中断CPU一次,如果数据通信速率为9.6kb/s，则中断CPU的频率也为9.6Khz,即每100ms就要中断CPU一次，若设置一个具有8位的缓冲寄存器，则可使CPU被中断的次数降低为前者的1/8。什么是虚拟设备？为什么在操作系统中引入虚拟设备？解：虚拟设备是指通过虚拟技术将一台独占设备变换为若干台逻辑设备，供若干个用户进程同时使用，通常把这种经过虚拟技术设备处理后的设备称为虚拟设备。在操作系统设备管理中，引入虚拟设备是为了克服独占设备速度较慢、降低设备资源利用率的缺点，从而提高设备的利用率。假脱机技术的基本工作原理是什么？解：假脱机技术主要由输入程序模块和输出程序模块所组成，系统分别为之建立输入进程和输出进程，他们的优先级高于一般用户进程，输入进程负责通过通道将信息从输入设备送到盘区的输入井中，输出进程负责通过通道将信息从盘区的输出并送到输出设备。主机仅和快速存储设备磁盘中的输入并和输出并交换信息，大大提高了信息处理的速率。简述设备分配的过程，解：设备分配程序要用到系统设备表、设备控制表、控制器控制表和通道控制表。设备分配时要考虑到设备的固有属性、分配的算法、防止死锁以及用户程序与实际使用的物理设备无关等特性。设备分配的过程主要是：从系统设备表SDT中找到需要的物理设备的设备控制表DCT；若设备闲，则分配，然后从设备控制表DCT中找到控制器控制表指针所指出的控制器控制表COCT；若控制器闲，则分配，然后从控制器控制表COCT中找到通道控制表指针所指出的通道控制表CHCT；根据通道控制表CHCT中的状态信息来判断是否可以启动I/O设备传送信息，若闲则可以，若忙则把该进程插入到等待通道的队列中去。有几种I/O控制方式？各何特点？解：I/O控制方式有四种，即程序直接控制方式、中断控制方式、DMA方式和通道控制方式。（1） 程序直接控制方式优点是控制简单，也不需要多少硬件支持。但CPU和外设只能串行工作，且CPU的大部分时间处于循环测试状态，使CPU的利用率大大降低；CPU在一段时间内只能和一台外设交换数据信息，从而不能实现设备之间的并行工作；由于程序直接控制方式依靠测试设备状态标志来控制数据传送，因此，无法发现和处理因设备或其他硬件所产生的错误。所以，程序直接控制方式只适用于那些CPU执行速度较慢且外设较少的系统。（2） 中断控制方式优点是能实现CPU与设备以及设备与设备间的并行操作，CPU的利用率较程序直接控制方式大大提高。但由于I/O控制器的数据缓冲寄存器装满数据后将会发出中断且数据缓冲寄存器通常较小，因此在一次数据传送过程中发生中断次数较多而耗去大量CPU时间；如果系统中配置的外设数目较多，且都以中断方式进行并行操作，则可能耗去大量CPU时间或因CPU来不及处理而造成数据丢失。（3）DMA方式 与中断方式相比，DMA方式是在一批数据传送完成后中断CPU，从而大大减少CPU进行中断处理的次数，且DMA方式下的数据传送是在DMA控制器控制下完成的，但DMA方式仍有一定的局限，如对外设的管理和某些操作仍由CPU控制，多个DMA控制器的使用也不经济。（4） 通道控制方式通道是一个专管输入/输出控制的处理机，在通道控制方式下，CPU只需发出I/O指令，通道就能完成响应的I/O操作，并在操作结实时间向CPU发出中断信号；同时一个通道还能控制多台外设。但是，通道价格较高，从经济的角度出发不宜过多使用。DMA方式和中断方式有什么不同？解：DMA方式和中断方式的不同点是：中断方式在每个数据传送完成后中断CPU,而DMA方式则是在所要求的一批数据全部传送结束时中断CPU;中断方式的数据传送是在中断处理时由CPU控制完成的，而DMA方式则是在DMA控制器的控制下完成。不过，DMA方式仍存在一定的局限性。如数据传送的方向、存放数据的内存始址及传送数据的长度等由CPU控制，并且每台设备需一个DMA控制器，当设备增加时,多个DMA控制器的使用也不经济，DMA方式与通道方式有什么不同？解：DMA方式中，在DMA控制器下，设备和主存之间可成批地进行数据交换，而不用CPU干涉。这样既大大减轻了CPU的负担，也使I/O数据传送速度大大提高。这种方式应用与块设备的数据传输。通道控制方式与DMA方式类似，也是一种以内存为中心，实现设备与内存直接交换数据的控制方式。在通道控制方式中，CPU只需发出启动指今，指出通道相应的操作和1/0设备，该指令就可启动通道并使该通道从内存中调出相应的通道指令实行，与DMA方式相比，通道方式所需的CPU干预更少，且可以做到一个通道设备控制多台设备，从而更进一步减轻了CPU的负担，简述中断处理过程。解：一旦CPU响应中断，系统就开始进行中断处理。中断处理过程如下：（1） 保护被中断进程现场。为了在中断处理结束后能使进程正确地返回到中断点，系统必须保存当前处理机状态字PWS和程序计数器PC等的值。（2） 分析中断的原因，转去执行相应的中断处理程序。在多个中断请求同时发生时，处理优先级最高的中断源发出的中断请求，（3） 恢复被中断进程的现场，CPU继续执行原来被中断的进程，在某系统中，从磁盘将一块数据输入到缓冲区需要花费的时间为T，CPU对一块数据进行处理的时间为C，将缓冲区的数据传送到用户区所花时间为M，那么在单缓冲和双缓冲情况下，系统处理大量数据时，一块数据的树立时间为多少？本题解答如下：（1） 在无缓冲的情况下，先从磁盘把数据输入到用户数据区，所花费的时间为T；然后便由CPU对这一块数据进行计算，计算时间为C，所以每一块数据的处理时间为T+C。（2） 在单缓冲的情况下，先从磁盘把一块数据输入到缓冲区，所花费的时间为T；然后由操作系统将缓冲区的数据传送到用户区，其所花的时间为M；接下来便由CPU对这一块数据进行计算，计算时间为C。由于CPU的计算操作与磁盘的数据输入操作可以进行，因此一块数据的处理时间为max（C,T）+M.在双缓冲的情况下，先从磁盘把一块数据输入到第一个缓冲区，装满后便将数据输入第二个缓冲区，与此同时操作系统可将第一个缓冲区的数据传送到用户区；当CPU对第一块数据进行计算时，又可将磁盘输入数据送入第一个缓冲区，当计算完成后又可从第二个缓冲区中取数据。如此反复交替使用两个缓冲区。当C>T时,计算操作比输入操作慢，在此情况下，上一块数据计算完成后,仍需将一个缓冲区中的数据传送到用户区，花费时间为M,再对这块数据进行计算,花费时间为C,所以一块数据的处理时间为C+M,即max(C,T)+M;当C<T时，输入送到一个缓冲区期间(花费时间为T),计算机已完成了将另一个缓冲区中的数据传送到用户区并对这块数据进行计算的工作，所以一块数据的处理时间为T,即max(C,T).什么是缓冲池？设计一个数据结构来管理缓冲池。解：如果将系统内所有的缓冲区同意管理起来(输入缓冲与输出缓冲)就形成了既能用于输入，又能用于输出的缓冲池，也称为缓冲区链表，缓冲池通常由若干个大小相同的缓冲区组成，任何进程都可以申请使用缓冲池，此时，操作系统的功能是管理这个缓冲池，缓冲池因该有三个队列和四个工作缓冲区。如图6.3所示，一个队列是空缓冲区队列，链接着空缓冲区，另一个队列是装满输入数据的缓冲区队列，输入设备已将这些缓冲区中装满了输入数据等待CPU处理，第三个队列是装满输出数据的缓冲区队列，这些数据等待输出设备输出。此外，还有四个现行工作缓冲区：收容输入工作缓冲区；收容输出工作缓冲区；提取输入工作缓冲区提取输出工作缓冲区当输入设备欲输入数据时，从空缓冲区队列取下来一个空缓冲区，作为收容输入工作缓冲区，待装满输入数据后，将其挂在装满数据的缓冲区队列上。当CPU需要数据处理时，就从装满输入数据的缓冲区队列上取下一个缓冲