考研操作系统-输入与输出

考研操作系统-输入与输出

（总分：343.00,做题时间：90分钟）

一、填空题（总题数：11,分数：11.00）

1.从物理上看，输入/输出有1、2和3三种模式。

（分数；1.00）

填空项1：（正确答案：专有通道输入/输出）

填空项1：（正确答案：内存映射输入/输出）

填空项1：（正确答案：复合输入/输出）

解析：注意这里的通道不是通道处理器，而是一条真正的链接。该链接独立于内存，专门用于输入/输

出。内存映射输入/输出将输入/输出统一到内存访问模式上，手段是将输入/输出设备编址到内存地址。

复合模式就是同时采取专有通道和内存映射两种模式：输入/输出指令通过专有通道收发，数据通过内存

访问来实现读写（或输入/输出）。

2.从逻辑上看，输入/输出有1、2和3三种模式。

（分数：1.00）

填空项1：（正确答案：可编程输入/输出）

填空项1：（正确答案：中断驱动输入/输出）

填空项1:（正确答案：DMA）

解析：可编程输入/输出就是由CPU直接管理输入/输出过程，通过轮询来协调设备与CPU的通信；中断驱

动输入/输出将CPU从输入/输出的负担中解脱出来，CPU只需要给出输入/输出指令，在具体输入/输出进

行过程中，CPU可以去执行别的任务，当设备完成输入/输出任务后，通过发出中断来请求CPU的再次服

务；DMA是直接内存访问，它进一步将CPU从输入/输出的任务中解脱出来，CPU只要进行输入/输出的一

些初始设置，即可以去忙别的事情，而具体输入/输出将由DMA控制器负责完成。

3.从逻辑上看，输入/输出软件从最底层到最高层依次可分为1、2、3、和4四层。

（分数：1.00）

填空项1:（正确答案：中断服务程序）

填空项1:（正确答案：设备驱动程序）

填空项1：（正确答案：与设备无关的输入/输出软件）

填空项1：（正确答案：用户层输入/输出软件）

解析：每层软件有自己的独特职责，并通过分工合作来共同完成输入/输出任务。

4.为了记录系统中所有的I/O设备，操作系统专门设置了一张1。

（分数:1.00）

填空项1:（正确答案：系统设备表（systemDeviceTable,SDT））

解析：系统在启动时会扫描总线上连接的所有输入/输出设备并在系统设备表里为它们建立记录。

5.在通道进行I/O操作期间，要访问两个内存固定的单元1和2。

(分数：1.00)

填空项1:(正确答案：通道地址字(ChannelAddressWord,CAW)、通道状态字

(ChannelStatusWord,CSW))

解析：CAW里面存放的是通道程序的起始地址，在输入/输出操作时需要执行这个通道程序，因此需要访

问该字。而CSW是通道状态字，在执行通道程序时需要读写该状态字。

6.缓冲区的引入可以缓和CPU和I/O设备间1的矛盾。

（分数：1.00）

填空项1：（正确答案：速度不匹配）

解析：缓冲区的主要目的是让速度不同的设备之间能够进行协作。

7.设备管理的主要任务是控制设备和CPU之间进行1«

（分数：1.00）

填空项1：（正确答案：I/O操作）

解析：设备和CPU之间的关系就是输入/输出的关系。

8.通道技术的引入，实现了1并行、2并行、3并行。

（分数：1.00）

填空项1:（正确答案：处理器与设备的）

填空项1：（正确答案：设备与设备的）

填空项1：_（正确答案：进程与进程的）

解析：

9.假定磁盘上一个数据块输入到一个单缓冲区的时间为100us,将缓冲区数据传送到用户区的时间为

50us,CPU对这一块数据进行计算的时间为50us,这样系统对每一块数据的处理时间为1«如果改为双

缓冲，则系统对每一块数据的处理时间为2。

（分数：1.00）

填空项1：（正确答案：200ns）

填空项1:（正确答案：125ns）

解析：从单缓冲改为双缓冲后，数据传入和传出缓冲区的时间减半，但CPU处理数据的时间不变，因此,

系统对数据块的处理时间减少为50+25+50=125us。

10.缺页中断属于1,Ctrl+C中断属于2.

（分数：1.00）

填空项1：（正确答案：内部中断（程序性中断））

填空项1:（正确答案：外部中断）

解析：缺页是由程序执行所引起，因此是内部中断；而Ctrl+C是用户在键盘上输入，不属于正在执行的

程序的一部分，因此是外部中断。

11.一个快速磁盘转速为7200RPM,每磁道160个扇区，每扇区512字节，那么理想状态下，其数据传输

速率为lo

（分数：1.00）

填空项1:（正确答案：7200X160X512=589824000字节/分钟=562.2MB/M。）

解析：

二、选择题（总题数：33,分数：66.00）

12.（）是操作系统中采用的以空间换时间的技术。

（分数：2.00）

A.SPOOLing技术V

B.虚拟存储技术

C.覆盖与交换技术

D.通道技术

解析：SPOOLing是典型的以空间换时间的技术。

13.当中断发生后，进入终端处理的程序属于（）。

（分数：2.00）

A.用户程序

B.可能是用户程序，也可能是操作系统程序

C.操作系统程序J

解析：所有响应中断的服务处理程序都属于操作系统程序。

14.下面关于设备管理的论述中正确的是（）。

（分数：2.00）

A.所有外设的启动工作都是由系统统一来做

B.来自通道的I/O中断事件由设备管理负责处理

C.编制好的通道程序存放在内存中J

D.由用户给出的设备编号是设备的绝对号

解析：编制好的通道程序存放在内存中，在需要的时候即可执行。

15.对于硬盘上存放的信息，物理上读写的最小单位是一个（）«

（分数：2.00）

A.二进制位

B.字节

C.物理块J

D.逻辑记录

解析：硬盘上物理读写的最小单位为物理块，通常为一个扇面。

16.下列选项中，能引起外部中断的事件是（）。

（分数：2.00）

A.键盘输入J

B.除数为0

C.浮点运算下溢

D.访存缺页

解析：只有键盘输入是外部事件，其他选项都是内部事件。

17.下列有关设备管理概念的叙述中，（）是不正确的。

（分数：2.00）

A.通道是处理输入/输出的软件V

B.所有外围设备的启动工作都由系统统一来做

C.来自通道的I/O中断事件由设备管理负责处理

D.编制好的通道程序是存放在主存储器中的

E.由用户给出的设备编号是设备的绝对号J

解析：通道是输入/输出硬件，而不是软件。用户给出的设备编号是相对的。

18.当正在运行的程序要求数据传输时，CPU向通道发（），命令通道开始工作。

（分数:2.00）

A.通道命令

B.I/O指令/

C.程序状态字

D.中断信号

解析：程序要求传输数据时，CPU向通道发出的是输入/输出命令。通道结束传输后，向CPU发出的则是

中断信号。

19.在单处理机系统中，操作的“原子”性可以通过（）来实现。

（分数：2.00）

A.特权指令

B.访管指令

C.屏蔽中断V

D.系统调用

解析：由于中断是线程切换的前提，通过对中断进行启用和禁止，可以防止一组操作被其他线程打断，从

而实现操作的“原子”性。

20.磁盘块采用交叉编址是为了（）。

（分数：2.00）

A.提高磁盘空间利用率

B.实现页式虚存管理

C.降低对系统总线的传输速率的要求V

D.实现DMA

解析：交叉编址是将磁盘扇面进行交叉编号，如对于每个磁道有8个扇面的磁盘来说，相邻的磁盘扇面编

号为1、3、5、7,2、4、6,8,而不是1、2、3、4、5、6、7、8.这样如果需要连续读写扇面1、2、

3、4、5、6、7、8,由于1号扇面和2号扇面之间间隔4个扇面，读写完1号扇面后，系统在进行扇面数

据校验时，磁盘继续旋转。当校验结束时，扇面2刚好旋转到磁头下面，从而可以连续读写，而不会发生

读写过程中需要等待磁盘旋转的问题。交叉编址的引入还使得在系统总线传输速率较低的情况下，获得较

快的访问磁盘速度。

21.（）是由设备驱动程序完成的。

（分数：2.00）

A.检查设备在最近一次传输中工作正常与否J

B.管理块设备在内存中的缓冲区

C.设备保护

D.设备命名

解析：输入/输出工作由设备驱动程序、与设备无关的输入/输出软件、用户程序等分工合作来共同实现。

其中设备驱动程序直接对设备进行操作，而这包括检查设备在传输中工作是否正常。本题的其他选项所指

的工作都不是设备驱动程序的责任。

22.采用SPOOLing技术后，使得系统资源利用率（）。

（分数:2.00）

A.提高了V

B.降低了

C.有时提高有时降低

D.出错的机会增加了

解析：SPOOLing技术将独占资源变成虚拟共享资源，资源利用率得到提高。

23.下列磁盘调度算法中，（）算法可能会随时改变移动臂的运动方向。

（分数：2.00）

A.电梯

B.FCFS

C.循环扫描

D.最短寻道时间V

解析：由于每次需要寻找距离当前磁道最短的磁盘请求，而距离最短的磁盘请求所在的磁道可以在当前磁

道的任意方向，导致磁臂移动方向的随时改变。

24.下列有关设备的管理中，（）是正确的。

（分数:2.00）

A.计算机系统为每台设备确定一个绝对号J

B.每台设备都应该有一个唯一的相对号

C.申请设备时指定绝对号可提高设备的使用率

D.申请设备时指定设备相对号使设备分配的灵活性更强J

E.启动设备时应指出设备的绝对号J

解析：设备的绝对号是其在计算机里的独一无二的身份标志，但在申请设备时使用相对设备号可以灵活地

更换绝对设备而无需改变设备申请代码。在启动设备时则必须指出设备的绝对编号以唯一、不可更换地确

定待启动设备。

25.在SPOOLing系统中，用户进程实际分配到的是（）。

（分数：2.00）

A.用户所要求的外设

B.一块内存区及虚拟设备

C.共享设备的一部分存储区V

D.虚拟设备的一部分空间

解析：SPOOLing使用共享设备来模拟独占设备，用户发送的请求实际到达共享设备的一部分存储区。

26.以下关于外部设备的说法中，错误的是（）。

（分数：2.00）

A.外部设备分为存储型和I/O型两种

B.存储型设备可以作为内存的扩充，信息传送单位为块

C.I/O型设备负责内存与外设之间的信息传递，信息传输的单位是字符J

D.存储型设备一般属于共享设备，而I/O型设备则属于独占设备

解析：负责内存和外设之间信息传递的是CPU或者通道，而不是输入/输出设备。此外，输入/输出设备的

信息传输单位也不一定是字符。

27.采用SPOOLing技术的系统中，用户的打印数据首先被送到（）。

（分数：2.00）

A.磁盘固定区域J

B.内存固定区域

C.终端

D.打印机

解析：SPOOLing技术将打印机分配给一个固定的进程拥有，该进程的所有打印工作都存放在磁盘的固定

区域。

28.假设磁头当前位于第105道，正向磁道序号增加的方向移动。现有磁道访问请求序列35,45,12,

68,110,180,170,195,采用电梯调度算法得到的磁道访问序列是（）：

（分数：2.00）

A.110,170,180,195,68,45,35,12J

B.110,68,45,35,12,170,180,195

C.110,170,180,195,12,35,45,68

D.12,35,45,68,110,170,180,195

解析：电梯调度的服务模式与电梯相同：先从一个方向直到该方向的请求全部满足后即反转方向。本题考

杳磁道调度算法。扫描算法在磁头当前移动方向上选择与当前磁头所在磁道距离最近的请求作为下一次服

务对象。当前磁道向序号增加的方向移动，当前位于第105道，则距离最近的下一个应该是第110道，依

次递增到最高第195道，再向序号减少的方向移动，离当前.195磁道最近的是第68道，依次递减直到所

有的请求完成，所以磁道访问序列为110,170,180,195,68,45,35,12。

29.从设备分配的角度来看，设备分成（）。

（分数：2.00）

A.独享设备7

B.系统设备

C.用户设备

D.共享设备J

E.虚拟设备V

解析：一般将设备分为独享和共享设备，而独享和共享设备既可以是物理设备如打印机，也可以是虚拟设

备如网络端口。

30.UNIX系统中把设备分为（）。

（分数:2.00）

A.输入设备和输出设备

B.字符设备和块设备V

C.系统设备和用户设备

D.共享设备和虚拟设备

解析：这种划分基于数据传输的基本单元。字符设备的传输单元是字符，块设备的传输单元是数据块。数

据块的大小可因设备不同而不同，在现在的开放式系统下，通常为512字节。

31.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。若要调整中断事件的

响应次序，可以利用（）。

（分数：2.00）

A.中断禁止

B.中断嵌套

C.中断响应

D.中断屏蔽-J

解析：通过屏蔽某种级别的中断可以调整中断响应次序。

32.下面的事件中（）不是引起中断的事件。

（分数：2.00）

A.掉电

B.打印完毕

C.程序出错J

D.除以0出错

解析：本题不甚精确。除以0其实也不产生中断，而是异常。

33.计算机系统启动设备是按（）来启动的。

（分数：2.00）

A.设备名

B.设备相对号

C.设备绝对号

I）.设备地址V

解析：计算机系统启动设备是依据设备地址来按次序启动的。

34.下面关于设备属性的论述中正确的是（）。

（分数：2.00）

A.字符设备的一个基本特性是可寻址，即能指定输入时的源地址和输出时的目标地址

B.共享设备必须是可寻址的和可随机访问的设备J

C.共享设备是指在同一时刻内，允许多个进程同时访问的设备

D.在分配共享设备和独占设备时，都可能引起死锁

解析：共享设备必须是可寻址的和可随机访问的设备，如果是顺序访问或者不能寻址，则个进程一旦占

用设备，就必须到使用完后才能释放。

35.当用户程序执行访管指令时，中断装置将使CPU（

（分数：2.00）

A.维持在用户态

B.维持在内核态

C.从内核态转换到用户态

D.从用户态转换到内核态J

解析：访管指令导致陷入发生，此时控制转换到操作系统，从而从用户态转入内核态。

36.通道又称I/O处理机，它用于实现（）之间的信息传输。

（分数：2.00）

A.主存与外设4

B.CPU与外设

C.主存与外存

I）.CPU与外存

解析：通道的目的是绕过CPU,让主存与输入/输出设备进行直接信息传输。

37.处理器与外围设备的并行工作能力是由（）提供的。

（分数；2.00）

A.硬件

B.系统软件V

C.应用软件

D.支援软件

解析：系统软件通过协调管理处理器和外围设备使它们达到并行工作的效果。应用软件和支援软件并不直

接控制设备，硬件自己也不能让自己并行。

38.程序员利用系统调用打开I/O设备时，通常使用的设备标识是（

（分数：2.00）

A.逻辑设备名J

B.物理设备名

C.主设备号

D.从设备号

解析：程序员与设备打交道只使用逻辑设备名。

39.引起I/O中断的事件有（）。

（分数：2.00）

A.数据传送完毕V

B.设备出错

C.设备正在处理数据

D.指令错

E.缺页

F.访存越界

解析：其他选项（如缺页、访存越界）也有可能产生中断，但不是输入/输出中断。

40.计算机系统中判别是否有中断事件发生应是在（）。

（分数：2.00）

A.进程切换时

B.执行完一条指令后-J

C.执行P操作后

D.由用户态转入内核态时

解析：中断事件的判断在指令间进行。

41.在关于SPOOLing的叙述中，（）描述是不正确的。

（分数：2.00）

A.SPOOLing系统中不需要独占设备

B.SPOOLing系统加快了作业执行的速度

C.SPOOLing系统使独占设备变成共享设备J

1）.SPOOLing系统利用了处理器与通道并行工作的能力。

解析：SPOOLing的目的是将独占设备虚拟成共享设备。

42.外部设备完成预定操作或在操作过程中出现错误所引起的中断是（）。

（分数；2.00）

A.程序中断

B.I/O中断V

C.外中断

D.硬件故障中断

解析：凡是输入/输出设备引发的中断都是输入/输出中断。

43.在UNIX操作系统中，把输入/输出设备看作是（

（分数：2.00）

A.普通文件

B.目录文件

C.索引文件

D.特殊文件V

解析：UNIX操作系统将输入/输出看作是文件系统的一部分，而输入/输出设备则被看作是特殊文件。

4虫中断处理程序占用处理器时，要从（）取出信息，才能分析中断发生的原因。

（分数：2.00）

A.当前PSW

B.新PSWJ

C.10PSW

D.当前指令的操作码

解析：PSW是程序状态字（ProgramStatusWord）。中断请求被响应后，中断源将与中断有关的信息传送

给CPU,存入新程序状态字里。

三、简答题（总题数：22,分数：132.00）

45.什么是设备驱动程序？

（分数：6.00）

正确答案：（设备驱动程序也称为I/O处理程序，它直接管理输入/输出硬件或硬件抽象层，并向上层应用

提供输入/输出服务。设备驱动程序划归为操作系统的一部分，它通常由设备厂商和软硬件开发商编制。

系统和用户可以根据需要选择配置设备，装载、卸载驱动程序。）

解析：

46.在设备管理中，引入缓冲区的主要原因是什么？设备控制器的基本功能是什么？

（分数：6.00）

正确答案：（引入缓冲区的主要原因是不同设备（CPU和输入/输出设备）的速度不匹配。设备控制器的功能

是操控输入/输出设备（向输入/输出设备发出输入/输出指令、监控输入/输出设备的状态等）。）

解析：

47.什么是通道？

（分数：6.00）

正确答案：（通道又称I/O处理机，它介于CPU和外部设备之间，使主机摆脱管理I/O的工作，实现主机

和外设的并行操作。一个CPU可以连接多个通道，一个通道可以连接多个控制器，一个控制器可以连接同

类型的多台设备。按信息交换方式和连接的设备类型不同，可以将通道分为三种类型：字节多路通道、选

择通道和数组多路通道。）

解析：

48.什么是设备独立性？

（分数：6.00）

正确答案：（设备独立性指的是用户程序在进行输入/输出的时候，不需要考虑具体的输入/输出设备，而

可以用一种通用的方式进行输入/输出。例如，对于读写文件来说，用户无需知道这个文件是存放在磁盘

上、闪盘上，还是光盘上，而只需要提供相对设备名或设备号即可。）

解析：

49.什么是虚拟设备?为什么要引入虚拟设备？

（分数：6.00）

正确答案：（虚拟设备是一个实际上不存在的设备，它是利用某种物理设备和软件来模拟另外一种设备。

引入虚拟设备的动机是变独占设备为共享设备，以提高并发，提升系统效率。例如，利用SPOOLing技术

把低速的独占设备改造成为高速的共享的虚拟设备，或利用软件方法把共享的设备分割为若干台虚拟设

备。）

解析：

50.为什么要引入SPOOLing技术?SPOOLing技术可带来哪些好处？

（分数：6.00）

正确答案：（所有字符设备都是独享设备并属于慢速设备，本质上属于顺序存取设备。因此，一个进程在

字符设备上进行数据交换时，往往要等待较长时间，并且在该数据交换完成之前，其他进程不能同时访问

这台设备。当一个进程正在使用这类设备进行一次较大量的数据交换时，其他需要同时访问该设备的进程

就要等待较长的时间，从而降低了整个系统的并发能力。SPOOLing技术正是针对上述问题提出的一种设

备管理技术。

SPOOLing技术可带来的好处是字符设备和虚拟设备间的数据交换由SPOOLing进程统-一调度、以并行方式

进行，从而提高并发，同时减少用户进程的等待时间。其次，在多道程序系统中，用程序模拟脱机输入/

输出时外围控制器的功能，这样便可在主机的直接控制下实现脱机输入/输出功能。此时的外围操作与

CPU对数据的处理同时进行，这种在联机情况下实现的外围设备同时操作称为SPOOLing,也称假脱机。）

解析：

51.请说明SPOOLing技术是如何实现虚拟设备的。

（分数:6.00）

正确答案：（SPOOLing的核心思想是利用一台可共享的、高速大容量的块设备（磁盘）来模拟独占设备的操

作，使一台独占设备变成多台可并行使用的虚拟设备。用户向独占设备提交的请求实际上都被提交到可共

享的高速大容量块设备。而从该块设备到实际物理独占设备的数据传输由SPOOLing进程统一控制和调

度。

SPOOLing能够提高I/O操作的速度，将独占设备改造为虚拟设备，从而实现共享设备功能。）

解析：

52.试给出两种I/O调度算法，并说明为什么I/O调度中不能采用时间片轮转法。

（分数：6.00）

正确答案：（两种常用的I/O调度算法是先来先服务和优先级调度。前者按先来后到顺序将所有请求排成

队列，然后从头到尾逐个服务队列里的请求。后者把所有I/O请求进程按优先级由高到低的顺序排成一个

等待队列，然后从头到尾逐个服务队列里的请求。在I/O调度中不能采用时间片轮转法的原因是很多输入

/输出设备是独占设备，一经占用，占用进程便需一直到使用完该设备才能释放，从而无法轮转。）

解析：

53.为什么要引入I/O缓冲区?UNIX操作系统如何管理缓冲区？

（分数：6.00）

正确答案：（引入缓冲区的主要原因如下：

（1）缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。

（2）减少对CPU的中断的频率，放宽对中断响应时间的限制。

（3）提高CPU与I/O设备之间的并行操作程度。

UNIX操作系统将设备按传输信息的单位分为字符设备和块设备分别进行管理。对于字符设备来说，UNIX

在系统中设置了一组字符缓冲区。每个缓冲区的大小为70个字节，包括4项：第一个字符位置、最后一

个字符位置、指向下一个缓冲区的指针、余下的用于存放64个字符的缓冲区。所有'的空闲缓冲区链接

成一个队列。缓冲区的分配和释放均在链首处进行。

UNIX操作系统的块设备缓冲区管理采用类似缓冲池管理的方法。每个缓冲区由两部分组成：第一部分是

缓冲区首部，用于存放缓冲区的管理和控制信息；第二部分是真正的缓冲区，用于存放数据。两者一一对

应，但物理上并不相连，而是独立存储。缓冲区动态地组织成空闲缓冲区队列、设备缓冲区队列和设备

1/0请求队列。空闲缓冲区队列是由空闲缓冲区构成的，设备缓冲区队列是按占用缓冲区的设备块号构成

的多个散列队列，设备缓冲区队列中正在进行读写的缓冲区构成设备1/0请求队列。

UNIX调用操作系统的过程调用（getblk）来分配缓冲区。当读磁盘数据时，先检查要读入的盘块内容是否

已在某缓冲区中。若是，则直接从缓冲区获取。若不是，则从磁盘上将数据读入，此种情况下需要为该磁

盘读操作分配一个空闲缓冲区。当把数据写入一个特定盘块时，先检查该块内容是否已在某缓冲区中，若

是，则直接写入缓冲区；若不是，则分配一个空闲缓冲区，然后进行写入。操作系统的getblk过程分配

缓冲区时有如下两种情况：

（1）缓冲区在散列队列上。进入geblk过程后，先根据文件系统号和盘块号去查找散列队列，若找到与文

件系统号和块号相匹配的缓冲区，便进一步检查该缓冲区是否空闲。若空闲，则应先上锁，以防止其他进

程对它进行访问，然后把它从链上摘下；若忙，则表明缓冲区已被其他进程上锁，此时进入睡眠状态，直

到该缓冲区变为空闲时再将它唤醒。

（2）缓冲区不在散列队列上。此时只有从空闲链表上找到一个缓冲区。若空闲链表己空，则进程睡眠直到

空闲链表上出现新的缓冲区为止；否则从链首摘下一个缓冲区。）

解析：

5虫什么是逻辑设备?什么是物理设备?如何实现从逻辑设备到物理设备的转换？

（分数：6.00）

正确答案：（用户编程使用的设备是逻辑设备。计算机系统实际配置的设备是物理设备。通过系统设置的

逻辑设备与物理设备的映射关系实现从逻辑设备到物理设备的转换。）

解析：

55.设备管理的目标和功能是什么？

（分数：6.00）

正确答案：（设备管理的目标是提供统一的设备使用接口，最大化操作系统的效率。设备管理的基本功能

是进行设备分配，控制设备操作，实现设备和CPU等之间的信息传输。）

解析：

56.输入/输出控制发展的主要推动因素是什么？

（分数：6.00）

正确答案：（输入/输出控制发展的推动因素是提高并发。在计算机的早期年代，输入/输出设备的运行速

度远远低于处理器的运行速度。如果系统串行运行，则输入/输出将成为系统的效率瓶颈。为提高系统的

效率，人们就不断对输入/输出的控制进行研究，尽量让输入/输出与处理器实现并发。）

解析：

57.高速缓存和缓冲区的区别是什么？

（分数：6.00）

正确答案：（高速缓存是设备的扩展，它与设备联系紧密，不能离开设备而存在。例如，磁盘缓存就是设

在磁盘控制器中的缓冲区，它不能离开磁盘而存在。缓冲区则是设备之间进行沟通的中间地带，用于协调

不同设备之间运行速度的差异，它通常独立于设备而存在。）

解析：

58.在缓冲区实现机制中，为什么要将缓冲区的头部和缓冲体分开？

（分数：6.00）

正确答案：（这样做是为了方便缓冲区的查询、管理和定位。由于缓冲区头部与缓冲体分开放置，系统可

以很快地查询到哪些缓冲区为闲置，u那些为繁忙，对缓冲区进行管理也比较集中。）

解析：

59.实现虚拟设备的硬件条件是什么?操作系统应设计哪些功能程序？

（分数：6.00）

正确答案：(共享随机访问设备是实现虚拟设备的硬件条件。操作系统需要设计虚拟设备驱动程序来管理

每个虚拟出来的设备，用户通过这些虚拟出的驱动程序来使用虚拟设备。)

解析：

60.SP00Ling对一个批处理系统是必要的，为什么？它对一个分时系统是必要的吗?在多道程序系统中，为

什么要使用SPOOLing技术？

(分数：6.00)

正确答案：(批处理系统是一个独占系统，通过SPOOLing而虚拟成一个共享系统。分时系统由于本身就是

共享的，自然不需要SPOOLing。在多道程序系统中，由于需要在多道程序之间共享本性上为独占的资

源，就需要使用SPOOLing技术。)

解析：

61.I/O软件通常分为四个层次：用户空间I/O软件、设备独立性软件、设备驱动程序和中断处理程序，

问以下各项工作是在哪个层次上完成的？

(1)用户进程请求打印一个输出文件。

(2)将一维磁盘块号转换为三维物理地址(柱面、磁道和扇区)。

(3)获得设备驱动程序的入口地址。

(4)将终端输入的字符转换为ASCII码。

(5)设备驱动进程被唤醒。

(6)向设备寄存器写命令。

(7)检查用户是否有权使用设备。

(8)将二进制整数转化成ASCII码以便打印(用户层)。

(9)维护一个最近使用块的缓存。

(分数：6.00)

正确答案：((1)用户空间输入/输出软件。

(2)设备驱动程序。

(3)设备独立性软件。

(4)设备独立性软件。

(5)中断处理程序。

(6)设备驱动程序。

(7)设备独立性软件。

(8)用户空间软件。

(9)设备独立性软件。)

解析：

62.什么是DMA方式?它与中断方式的主要区别是什么？

(分数：6.00)

正确答案：(DMA是DirectMemoryAccess的缩写，指的是直接内存访问。在此方式下，外部设备与计算

机主存之间直接进行数据交换，而无需经过CPU。它与中断方式的主要区别是DMA过程中无需CPU干预，

只在整个输入/输出结束时才发出中断，请求CPU处理。在中断方式下，设备需要频繁中断CPU,每输入/

输出一个基本单位(如一个字、字符等)就需要中断一次。)

解析：

63.简述专有通道输入/输出和内存映射输入/输出的异同。

（分数:6.00）

正确答案：（专有通道输入，输出将输入/输出和内存访问分为两个不同的系统，需要使用特殊的访问指

令；内存映射输入/输出将二者合二为一，进行输入/车俞出就与访问内存一样。）

解析：

64.简述可编程输入/输出和中断驱动输入/输出的区别。

（分数：6.00）

正确答案：（可编程输入/输出就是轮询，CPU不断地等待外部设备做出反应后采取相应的行动；中断驱动

输入/输出则将CPU从繁忙等待外部设备的任务中解脱出来，CPU在发出输入/输出指令后即继续从事别的

任务。当外部设备完成任务时向CPU发出中断，请求服务。）

解析：

65.什么叫磁盘阵列?它的作用是什么？

（分数：6.00）

正确答案：（磁盘阵列是一组磁盘的集合体。它有两种形式：简单的磁盘集合和有结构的磁盘阵列。简单

的磁盘集合用于提供更大的磁盘空间，更好的容量伸缩性，更容易的存储可维护性。有结构的磁盘阵列用

来提供高效数据读写和容错及容灾。有结构的磁盘阵列通常拥有独立.的控制器和缓存。典型的有结构的磁

盘阵列是所谓的雷达系统（RAID）。）

解析：

66.UNIX系统中有哪些磁盘读写方式？

（分数：6.00）

正确答案：（UNIX系统有两种读磁盘方式：

•一般读方式，把所需要的盘块中的信息读入缓冲区。

•提前读方式，在读出指定盘块（作为当前块）的同时，提前将下一个盘块（提前块）中的信息读入缓冲区。

这样，当以后需要该盘块的数据时，由于它已在内存中，故而可缩短读这块数据的时间，从而改善系统性

能。

UNIX系统写磁盘有三种方式：

•一般写方式，这是真正把缓冲区中的数据写到磁盘上，且进程需等待写操作完成。

•异步写方式，进程无需等待写操作完成便可返回。

•延迟写方式，该方式并不真正启动磁盘，而只是在缓冲区首部设置延迟写标志，然后便释放该缓冲区，

并将之链入空闲链表的末尾。以后，当有进程申请到该缓冲区时，才将其内容写入磁盘。引入延迟写的目

的是为了减少不必要的磁盘I/O,因为只要没有进程申请到此缓冲区，其中的数据便不会被写入磁盘，倘

若再有进程需要访问其中的数据时，便可直接从空闲链表中摘下该缓冲区，而不必从磁盘读入。）

解析：

四、判断题（总题数：31,分数：62.00）

67.缓冲技术是借用外存储器的一部分区域作为缓冲池。

（分数：2.00）

A.正确

B.错误V

解析：缓冲区一般建立在内存中。不过，有的外部设备自身也带有缓冲区。

68.CPU和通道之间的关系是主从关系，CPU是主设备，通道是从设备。

（分数:2.00）

A.正确J

B.错误

解析：通道的操作是由CPU主导并控制的，它不能独立地启动新的任务。

69.虚拟设备技术是在一类物理设备上模拟另一类物理设备的技术，它可以将独占设备改造成为共享设

备。

（分数：2.00）

A.正确J

B.错误

解析：虚拟设备通常是在串行独占设备上模拟并行共享设备。

70.在设备管理中，对缓冲区或缓冲队列的操作必须互斥。

（分数：2.00）

A.正确V

B.错误

解析：若对缓冲区或缓冲队列的操作不互斥，则可能导致数据不•致。

71.共享设备必须是可寻址的和可随机访问的设备。

（分数：2.00）

A.正确J

B.错误

解析：如果不能寻址，或者只能顺序访问，则一个进程一旦占用该设备，就必须等到使用结束方能释放资

源，从而无法共享。

72.字符设备的基本特征是可寻址到字节，即能指定输入的源地址和输出的目标地址。

（分数：2.00）

A.正确V

B.错误

解析：字符设备可以寻址到字符，也就是可以寻址到字节。

73.共享设备是指同一时间内运行的多个进程能同时访问的设备。

（分数：2.00）

A.正确

B.错误V

解析：共享设备指的是•段时间内，而不是同一时间内运行的多个进程能同时访问的设备。

74.在分配共享设备和独占设备时都可能引起死锁。

（分数:2.00）

A.正确

B.错误-J

解析：分配共享设备时不可能发生死锁。

75.通道是处理输入/输出的软件。

（分数：2.00）

A.正确

B.错误J

解析：通道是处理输入/输出的硬件系统，即输入/输出处理机。

76.所有外围设备的启动工作都由系统统一来做。

（分数：2.00）

A.正确V

B.错误

解析：所有外部设备均需要接受系统的统•控制，其中就包括它们的启动。

77.来自通道的I/O中断由设备管理负责处理。

（分数：2.00）

A.正确

B.错误V

解析：来自通道的输入/输出中断由处理器负责处理。

78.编制好的通道程序是存放在主存储器中的。

（分数：2.00）

A.正确V

B.错误

解析：通道程序通常很小，且由于其需要经常执行，因而总是存放在主存里。

79.只有引入通道后，CPU计算与I/O操作才能并行执行。

（分数：2.00）

A.正确

B.错误V

解析：没有通道时，可以使用SPOOLing技术来实现CPU与输入/输出操作的并行。

80.设备控制器是可编址设备，当用于控制多台设备时，则具有多地址。

（分数：2.00）

A.正确V

B.错误

解析：设备控制器既可以控制一台设备，也可以控制多台设备。而每一台设备有自己的地址。因此，如果

设备控制器控制多台设备，它将有多个地址。

81.存储设备可以作为主存储器的扩充，信息传输单位为块。

（分数：2.00）

A.正确J

B.错误

解析：存储设备可以作为主存储器的扩充，而与主存储器共同构成一个存储架构。

82.按设备的使用特性，可将计算机设备分为存储设备和输入/输出设备。

（分数：2.00）

A.正确V

B.错误

解析：存储设备用来存放数据，输入/输出设备则不带有自身的存储容量。

83.输入/输出设备负责主存储器与外围设备间的信息传输，信息传输单位是字符。

（分数：2.00）

A.正确

B.错误V

解析：输入/输出设备的传输单位不一定是字符，也可以是数据块。

84.存储设备一般属于共享设备，而输入/输出设备则属于独占设备。

（分数：2.00）

A.正确4

B.错误

解析：存储设备，顾名思义，就是用来存放用户和系统数据的，存储设备的特性就是可以存放不同用户的

数据，因而属于共享设备。而对于输入/输出设备来说，数据只是从其上通过，并不停留，而通过时不能

同时混杂多个用户的数据，因而属于独占设备。

85.独占设备一般不宜采用静态分配策略。

（分数：2.00）

A.正确V

B.错误

解析：若独占设备采用静态分配策略，则一台设备将始终由一个进程占用，不利于资源的利用。

86.作、也指定独占设备的方式包括直接指定设备绝对号和指定设备类与相对号两种。

（分数:2.00）

A.正确J

B.错误

解析：不管是设备绝对号还是设备类加相对号，它们都唯一指定了某台设备。

87.指定绝对设备号的方式使设备分配的适应性好、灵活性强，用户程序中经常使用。

（分数：2.00）

A.正确

B.错误V

解析：指定绝对设备号的方式适应性差，用户程序一般不使用。

88.在UNIX系统中，标准输入和标准输出都是终端设备，即键盘和显示器。

（分数:2.00）

A.正确J

B.错误

解析：UNIX约定，键盘为标准输入终端，显示器为标准输出终端。

89.在UNIX系统中，使用“＞"或“》”可以使输出重定向，可以使输入重定向。

（分数：2.00）

A.正确V

B.错误

解析：UNIX约定，＞为输出间接，＜为输入间接。

90.把设备作为特殊文件处理，系统可以不必提供设备驱动程序。

（分数：2.00）

A.正确

B.错误V

解析：把设备作为特殊文件处理方便的是用户，而系统本身仍然需要提供驱动程序。

91.缓冲技术是借用外存储器的一部分区域作为缓冲池。

（分数：2.00）

A.正确

B.错误J

解析：缓冲技术通常借用内存的一部分作为缓冲池。

92.缓冲技术是以空间换取时间，而且只能在设备使用不均衡时起到平滑作用。

（分数：2.00）

A.正确J

B.错误

解析：通过缓冲，速度不匹配的设备之间可以进行平滑的沟通。

93.在中断处理过程中，必须屏蔽中断。

（分数:2.00）

A.正确

B.错误-J

解析：只需要在中断的前端和末端处理时才需要屏蔽中断。

94由系统通过逻辑设备表实现逻辑设备到物理设备的映射。当更换物理设备时，用户的程序不用改，仅

需修改逻辑设备表。

（分数：2.00）

A.正确V

B.错误

解析：这是使用逻辑设备的好处。

95.中断时用户程序转换到操作系统程序的驱动源。

（分数：2.00）

A.正确4

B.错误

解析：中断时，控制转移到操作系统。

96.采用DMA方式控制数据I/O操作要比通道传输速度慢一些。

（分数：2.00）

A.正确

B.错误V

解析：一般来说，DMA方式的数据输入/输出要比通道传输速度快一些。

97.优化在磁盘上文件物理块的分布可显著减少寻道时间，因此能有效地提高磁盘I/O的速度。

（分数：2.00）

A.正确

B.错误V

解析：优化物理块分布可提升数据传输率，但不能提高磁盘的输入/输出速度。

五、应用题（总题数：9,分数：72.00）

98.若数据输入一个缓冲区的时间始终犬于对该数据的处理时间或者反之，试问，对这两种情况各应采取

哪种缓冲区较为合适？

（分数：8.00）

正确答案：（缓冲区的目的是协调不同速度的设备之间的平滑通信。缓冲区可分为穿透写缓冲区和延迟写

缓冲区。对穿透写缓冲区的写操作同时写入设备；而对延迟写缓冲区的写操作则不同时写入设备，而是在

设备和系统闲置时或者周期性地写入设备。如果数据输入缓冲区的时间大于对该数据的处理时间，则应该

进行穿透写，即使用穿透写缓冲区，因为将数据直接传给设备并不影响系统效率。如果输入到缓冲区的时

间小于对数据的处理时间，则应该使用延迟写缓冲区。因为设备处理数据速度慢，输入的数据如果直接给

设备可能造成数据丢失。）

解析：

99.假设一个单处理机系统，以单道批处理方式处理一个作业流，作业流中有两道作业，其占用CPU时

间、输入卡片张数、打印输出行数如下表所示：

占用CPU时间打印输出行数

作业号输入卡片张数（张）

（min）（行）

A31002000

B2200600

其中，卡片输入机速度为1000张/min；打印机速度为1000行/min。试计算:

(1)如果不采用SPOOLing技术，计算这两道作业的总运行时间。

(2)如果采用SPOOLing技术，计算这两道作业的总运行时间。

(分数：8.00)

正确答案：(根据题意，将卡片张数和打印行数转换为时间得到新表如下:

占用CPU时间

作业号输入时间输出时间

(min)

A30.12

B20.20.6

(1)如果不使用SPOOLing技术，则作业需要等待打印结束才能结束运行，且打印操作必须串行，即一个作

业在打印时，另一个作业将无法发出打印命令。总运行时间为：

3+0.1+2+2+0.2+0.6=7.9(min)

(2)如果使用SPOOLing技术，打印命令发出后作业即可结束，无需等待。因此，作业运行总时间为

3+0.1+2+0.2=5.3(min),节省的时间就是两个进程的输出时间。)

解析：

100.假定磁盘的存取臂现在处于6#柱面上，有如下表所示的六个请求等待访问磁盘，试列出最省时间的

响应顺序。

序号柱面号磁道号扇区号

1763

2556

315206

4744

52093

65152

(分数：8.00)

正确答案：(最省时间的响应顺序是最短寻道时间优先调度，即离当前磁头距离最近的请求优先级最高。

由于目前磁头在磁柱6上，所有请求中离磁柱6最近的请求为1、2、4、6,均只有1个磁柱的距离，但

由于3、5两个请求的磁柱号均大于当前的磁柱号，因此应该选择2或6作为第1个请求来处理。但二者

之间到底谁先谁后可以随意，一种可能的结果为：6,2,1,4,3,5。)

解析：

101.假定有4个记录A、B、C、D顺序放在磁盘的某磁道上，该磁道划分为4块，每块存放一个记录。现

在要顺序处理这些记录，如果磁盘的转速为20nls转一周，处理程序每读出一个记录后花5ms时间进行处

理。问：处理完这4个记录需要多少时间？为了缩短处理时间应如何安排这些记录?计算处理的总时间。

(分数：8.00)

正确答案：(根据题意，磁盘每旋转一个扇面需5ms时间。也就是读一个扇面需要5ms时间，读完后需要

处理5ms时间。处理完后，磁盘又已经旋转了一个扇面，此时需要等待磁盘再旋转3个扇面才能轮到下一

个需要读的扇面。最坏情况下第1个记录也需要等待3个扇面的旋转时间。此种情况下，每转一圈读取一

个记录，则总时间为(20ms+5ms)X4=100ms.如果将所有记录交叉存放在磁盘的同•一磁道上，即按照A、

C、B、D的方式存放，则读完记录A,处理完记录A后，记录B刚好旋转到磁头下方，处理完记录B后需

要再等待1个扇面的旋转才轮到记录C,处理完记录C后，记录D刚好旋转到磁头下。在最好情况下，读

记录A时无需旋转等待。此时，A、B、D的总时间均为5+5=10ms,C的时间为5+5+5=15ms,则总时间为

45ms。）

解析：

102.在某系统中，数据从磁盘读入缓冲区，然后从缓冲区传入用户区，再在用户区中处理。假设该磁盘系

统中文件在磁道上非连续存放，磁头从一个磁道移至另一个磁道需要时间t„逻辑上相邻数据块的平均距

离为d磁道，每块的旋转延迟时间及传输到缓冲区的传输时间分别为Q和t3o问读取N个数据块的磁盘访

问时间一共是多少?另外，假设将缓冲区的数据传送到用户区所花费的时间为3且L远远小于读取一个数

据块的磁盘访问时间，CPU对一块数据进行处理的时间为扃