第5章设备管理

第五章设备管理（一）简答题1、为什么要在设备管理中引入缓冲技术？解：缓冲技术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。

在OS的设备管理中，引入缓冲技术的主要原因可归结为以下几点。

（1）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。

以打印机输出为例，如果没有缓冲，则程序在输出时，必然由于打印机的速度跟不上而使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。

（2）减少中断CPU的次数。

例如，假定设备只用一位二进制数接收从系统外传来的数据，则设备每接收到一位二进制数就要中断CPU一次，如果数据通信速率为9.6Kb/s，则中断CPU的频率也是9.6KHz，即每100us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。

（3）提高CPU和I/O设备之间的并行性。

由于在CPU和设备之间引入了缓冲区，CPU可以从缓冲区中读取或向缓冲区写入信息，相应地设备也可以向缓冲区写入或从缓冲区读取信息。

在CPU工作的同时，设备也能进行输入输出操作，这样，CPU和I/O设备就可以并行工作。

2、引入缓冲的主要原因是什么？P155【解】引入缓冲的主要原因是：●缓和CPU和I/O设备速度不匹配的矛盾；●减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制●提高CPU和I/O设备之间的并行性。

3、请简述为什么要在核心I/O子系统中要引入缓冲机制（Buffering）。

答：引入缓冲的主要原因：（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设备之间的并行性。

4、简述SPOOLing（斯普林）系统的工作原理。

解：多道程序并发执行后，可利用其中的一道程序来模拟脱机输入时外围控制机的功能，将低速I/O设备上的数据传送到高速磁盘上；再利用另一道程序来模拟脱机输出时外围控制机的功能，将高速磁盘上的数据传送到输出设备上，这样就可以在主机的直接控制下，实现脱机输入、输出操作，这时外围操作与CPU对数据的执行同时进行。

第五章设备管理一、单项选择题1、在操作系统中，用户在使用I/O设备时，通常采用（B ）。

A.物理设备名B.逻辑设备名C.虚拟设备名D.设备牌号2、操作系统中采用缓冲技术的目的是为了增强系统（D）的能力。

A.串行操作B. 控制操作C.重执操作D.并行操作3、操作系统采用缓冲技术，能够减少对CPU的（ A ）次数，从而提高资源的利用率。

A. 中断B.访问C. 控制D. 依赖4、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（C ）。

A.并行技术B.通道技术C.缓冲技术D.虚存技术5、缓冲技术用于（C ）。

A.提高主机和设备交换信息的速度 B 提供主、辅存接口C提高设备利用率D扩充相对地址空间6、通道是一种（ C ）。

A.I/O端口B.数据通道C.I/O专用处理机D.软件工具7、设备管理的主要程序之一是设备分配程序，当进程请求在内存和外设之间传送信息时，设备分配程序分配设备的过程通常是（A ）。

A、先分配设备，再分配控制器，最后分配通道B、先分配控制器，再分配设备，最后分配通道C、先分配通道，再分配设备，最后分配控制器D、先分配通道，再分配控制器，最后分配设备8、下列描述中，不是设备管理的功能的是（ C ）。

A．实现外围设备的分配与回收B．缓冲管理与地址转换C．实现按名存取D．实现I/O操作9、用户编制的程序与实际使用的物理设备无关是由（ D ）功能实现的。

A．设备分配B．设备驱动C．虚拟设备D．设备独立性10、SPOOLing技术利用于（B ）。

A.外设概念B.虚拟设备概念C.磁带概念D.存储概念11、采用SPOOLing技术的目的是（A ）。

A.提高独占设备的利用率B.提高主机效率C.减轻用户编程负担D.提高程序的运行速度12、采用假脱机技术的目的是（A ）。

A、提高外设和主机的利用率B、提高内存和主机效率C、减轻用户编程负担D、提高程序的运行速度13、假脱机技术一般不适用于（C ）。

第五章设备管理一、名词解释题1.字节多路通道，数组选择通道，数组多路通道2.通道，设备控制器3.缓冲器，缓冲池二、单项选择题1.缓冲技术中的缓冲池在（）中。

A.内存B.外存C.ROMD.寄存器2.如果I/O所花费的时间比CPU处理时间短得多，则缓冲区（）。

A.最有效B.几乎无效C.均衡D.以上都不是3.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（）。

A.并行技术B.通道技术C.缓冲技术D.虚存技术4.通过硬件和软件的功能扩充，把原来独占的设备改造成能为若干用户共享的设备，这种设备称为（）。

A.存储设备B.系统设备C.用户设备D.虚拟设备5.通道又称I/O处理机，它用于实现（）之间的信息传输。

A.内存与外设B.CPU与外设C.内存与外存D.CPU与外存6.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B.循环缓冲C.单缓冲D.双缓冲7.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（）。

A.程序查询B.中断方式C.DMA方式D.无条件存取方式8.在中断处理中，输入／输出中断是指（）。

①设备出错②数据传输结束A.①B.②C.①和②D.都不是9.在采用SPOOLing技术的系统中，用户的打印结果首先被送到（）。

A.磁盘固定区域B.内存固定区域C.终端D.打印机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（）不属于设备管理数据结构。

A.JCBB.DCTC.COCTD.CHCT11.大多数低速设备都属于（）设备。

A.独享B.共享C.虚拟D.SPOOLing12.（）用作连接大量的低速或中速I/O设备。

A.数组选择通道B.字节多路通道C.数组多路通道13.（）是直接存取的存储设备。

A.磁盘B.磁带C.打印机D.键盘显示终端14.（）是操作系统中采用的以空间换取时间的技术。

A.SPOOLing技术B.虚拟存储技术C.覆盖与交换技术D.通道技术15.操作系统中的SPOOLing技术，实质是将（）转化为共享设备的技术。

第五章设备管理与维护第一节普通规定第一百七十五条管理职责1. 操作人员负责日常检查、维护及保养。

2. 加油站站长和设备管理员负责设备的巡检。

3. 设备的定期检查和测试，由站长或者上级公司主管部门组织实施。

第一百七十六条设备技术档案1. 加油站每台设备均应有齐全、准确、保管良好的技术档案。

2. 技术档案应包括以下技术资料：( 1 ) 设备基本资料卡：名称、主要性能、购进价格、使用日期、设备照片等。

( 2 ) 原始技术资料：产品出厂合格证、说明书、罐容积检定表。

( 3 ) 试运行记录：安装及试压、试运转记录。

( 4 ) 维修检修记录：检修记录、清罐及维修记录、计量检定证书。

( 5 ) 报废记录。

第一百七十七条设备报废已到报废年限或者符合报废标准的设备，加油站站长须请专业技术人员对设备状况进行评估，并报上级公司审批，进行报废和更新，并做报废记录放入设备技术档案。

第二节加油机第一百七十八条完好标准1. 运转正常，性能良好( 1 ) 流量符合加油机额定流量，能满足加油需要。

( 2 ) 计量准确(误差在±0.3％之内)，数字显示清晰。

( 3 ) 机电和泵温度无异常。

( 4 ) 运转平稳无杂音。

( 5 ) 计量器和泵的轴封无渗漏。

2. 机件无损，质量合格( 1 ) 计数器转动平稳，回零机构动作迅速，无阻滞。

( 2 ) 机电和油泵的传动皮带完好；油气分离器和过滤器性能良好，排气管无损并畅通。

( 3 ) 泵的安全阀压力正常，动作灵便。

( 4 ) 加油机内灯具完好，照明效果好。

( 5 ) 加油机铅封完好。

3. 主体整洁，零附件完备( 1 ) 基础、机座坚固完整，地脚螺栓及各部连接螺栓应满扣、整齐、紧固。

( 2 ) 加油机外观无锈蚀、无明显渗漏，漆面完好。

( 3 ) 进油管线和付油胶管连结良好，管线、管件不渗不漏。

( 4 ) 加油枪灵便好用，过滤网清洁、无破损。

( 5 ) 电动机外壳接地良好，接地电阻不大于4Ω，加油胶管两端电阻值不大于5Ω。

5.1 本章知识点设备管理是指操作系统对除CPU和内存以外对所有设备的管理，与硬件紧密相关。

本章的主要知识点为：（1）设备分类按照工作特性将设备分成存储设备和输入／输出设备两大类：存储设备主要是计算机用来存储信息的设备，如磁盘（硬盘和软盘）、磁带等；输入设备是计算机用来接受来自外部世界信息的设备，例如终端键盘输入、卡片输入机、纸带输入机等；输出设备是将计算机加工处理好的信息送向外部世界的设备，例如终端屏幕显示或打印输出部分、行式打印机、卡片输出机等。

存储设备也称为块设备，输入/输出设备也称为字符设备。

根据设备的使用性质可将设备分成独占设备、共享设备和虚拟设备三种。

其中虚拟设备是利用某种技术把独占设备改造成可由多个进程共用的设备，这种设备并非物理上变成了共享设备，而是用户使用它们时“感觉”它是共享设备。

（2）设备管理的功能外部设备种类繁多，其特性和操作方式又有很大的差别，设备管理的目标是方便用户使用设备；实现设备的独立性；提供设备的使用效率；对各种外设进行统一的管理。

操作系统中设备管理的功能简单地说就是：监视设备状态；进行设备分配；完成I/O操作；缓冲管理与地址转换。

（3）设备分配技术设备分配技术主要有：独占分配、共享分配和虚拟分配。

独占分配适用于独占设备，系统效率低；共享分配适用于高速、大容量直接存储的共享设备，设备的利用率较高；虚拟分配技术利用共享设备去实现独占设备的功能，从而使独占设备“感觉上”成为可共享的、快速的I/O设备。

实现虚拟分配最成功的技术是SPOOLing（外部设备联机并行操作），也称假脱机技术。

SPOOLing系统用常驻内存的进程去模拟一台外围机，用一台主机就可完成脱机技术中需用三台计算机完成的工作。

系统一般分为存输入、取输入、存输出、取输出4个部分。

常用的设备分配算法有先来先服务算法和优先级高的优先服务算法。

（4）设备驱动程序设备驱动程序控制设备的打开、关闭、读、写等操作，它的功能主要有：接受用户的I/O请求；取出请求队列中队首请求，将相应设备分配给它；启动该设备工作，完成指定的I/O操作；处理来自设备的中断。

例题精讲自：1、典型的高速设备有（）。

A、磁带机、磁盘机、光盘机B、磁带机、磁盘机、键盘C、式打印机、激光打印机、鼠标D、键盘、鼠标、语音输入输出设备2、下面的四个选项中，不属于设备管理的功能的是（）。

A、实现外围设备的启动B、实现对磁盘的驱动调度C、存储空间的分配与回收D、处理外围设备的中断事件3、（）是CPU与I/O设备之间的接口，它接收从CPU发来的命令，并去控制I/O设备工作，使处理器从繁杂的设备控制事务中解脱出来。

A、中断装置B、通道C、逻辑D、设备控制器4、设备与CPU之间数据传送控制方式有四种，下面的四个选项中不属于这四种的是（）。

A、程序直接控制方式B、设备控制方式C、直接内存访问（DMA）方式D、通道控制方式5、根据使用方式，可将缓冲区设置成（）。

A、专用缓冲区和特殊缓冲区B、单缓冲区和多缓冲区C、专用缓冲区和通用缓冲区D、多缓冲区和缓冲池6、（）的基本含义是指应用程序独立于具体使用的物理设备。

A、设备独立性B、逻辑设备表C、物理设备表D、设备共享性7、下面关于独立设备和共享设备的说法中不正确的是（）。

A、打印机、扫描仪等属于独占设备B、对独占设备往往采用静态分配方式C、共享设备中的“同时使用”的含义指一个作业尚未撤离，另一作业即可使用，但每一时刻仍只有一个作业启动磁盘，允许它们交替启动D、对共享设备往往采用静态分配方式8、通道，按其传送数据的情况，分为三种类型：（）A、字节多路通道、字多路通道、数组多路通道B、字多路通道、选择通道、数组多路通道C、字节多路通道、字多路通道、选择通道D、字节多路通道、选择通道、数组多路通道9、通道程序是由一系列的（）构成的。

A、函数B、通道命令C、子程序D、过程10、下面四个选项中不属于SPOOLing系统的特点的是（）。

A、提高了内存的利用率B、提高了I/O操作的速度C、将独占设备改造为共享设备D、实现了虚拟设备功能填空题1、逻辑设备是（）属性的表示，它并不指某个具体的设备，而是对应于一批设备。

习题五单项选择题1. 以下关于计算机外围设备说法中错误的是（ D ）。

A·计算机外围设备可以分为存储型设备和输入输出型设备B·存储型设备可以作为主存储器的扩充，信息传输按块为单位C·输入输出型设备负责主存储器与外围设备间的信息传递，信息传输单位是字符D·存储类型设备一般属于共享设备，而输入输出型设备则属于独占设备2. 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·无条件存取方式3. 通道是一种 ( C )A·I/O端口 B·共享文件 C·I/O专用处理器 D·数据通道4. ( B )用作连接大量的低速或中速UO设备。

A·数据选择通道 B·字节多路通道C·成组多路通道 D·数据多路通道5. 通道是一种( C )。

A·I/O端口 B·数据通道C·I/O专用处理器 D·软件工具6. 下面有关通道和通道程序的说法中正确的是（ B ）。

A·通道是计算机系统中中央处理器与外围设备之间的一条连通道路B·一组通道命令组成一个通道程序存放在主存储器中，由通道地址字指示通道程序的首地址，由通道状态字指示其运行状态C·通道地址字是存放通道程序地址的一种寄存器D·通道控制中央处理器的输入输出处理7. 在通道结构中，操作系统启动和控制外围设备完成输入输出操作的过程（ A ）。

A·包括准备、启动I/O和结束处理三个阶段B·包括启动、选择通道和设备、控制设备处理输入输出操作和完成处理几个步骤C·包含启动I/O等特权指令，是一种访管中断，属于强迫性中断事件D·不属于“设备处理一致性”的处理方法8. 下面关于I/O中断描述中不正确的是（ D ）。

操作系统概论第5章设备管理、单项选择题A. 可以有任意多个?B. 能限定几个C. 至少能有一个?D. 至多能有一个A. 逻辑记录?B. 物理块?C. 数据项?D. 字符3. 用户程序中用（）来提出使用设备的要求可以提高设备分配的灵活性。

A. 绝对号?B. 相对号?C. 设备类绝对号?D. 设备类相对号4. 对移动臂磁盘来说，在执行信息传输时把移动臂移到指定柱面所花费的时间称（间。

A. 寻找?B.延迟? 1磁盘是可共享的设备，因此每一时刻（ ）作业启动它。

2.启动磁盘后，对磁盘读/写信息的最小单位是（ ）。

）时C传送?D.读/写5.在磁盘执行信息传输操作所需花费的时间中，（置无关的。

）时间是与信息所在磁盘上的物理位A.传送?B.延迟?C.寻找?D.旋转6.对磁盘进行移臂调度的目的是缩短（）时间。

A.启动?B.传送?C延迟?D.寻找7.对磁盘进行旋转调度的目的是缩短（）时间。

A.启动?B.传送?C延迟?D.寻找&假定在磁盘格式化时把每个盘面划分成大小相等的 /圈，则10个扇区，磁盘的转速为20毫秒传送一块信息所需的时间为（）毫秒。

A. 2?B. 1?对磁盘进行移臂调度时，若采用（ ）调度算法则必须考虑移动臂的移动方向。

10.外围设备与主存储器之间的信息传输操作是由通道执行通道程序来完成的，通道程序 是由若干（）组成的。

A .条件码?B. 1/O 中断?C 转移指令?c. 20?D . 109. A . 先来先服务?B. 最短寻找时间优先C. 电梯?D . 扫描A . 通道命令字?B. 通道地址字C. 通道状态字?D . 通道控制字11•通道把通道程序的执行情况记录在（ ）中。

A . CAW ?B. CCWC. CSW ?D . PSW12.通道完成一次输人输出操作后，以（ ）方式请求中央处理器进行干预。

D.外部中断13.启动外围设备之前应根据用户要求组织好通道程序，通道程序应由（）来组织。

第5章设备管理5.4习题5.4.1 基本题一．判断题(正确的在括号中记√,错误的记×)1.磁盘比磁鼓更适合用作分页设备。

( )2.当平均队列较小时,所有磁盘调度算法都退化为FCFS算法。

( )3.与CPU相比,通道处理I/O的功能较强,但价格较高。

( )4.在SPOOLing系统中,对用户进程的设备申请,系统将物理字符设备按时间片方式分配给用户进程使用。

( )5.磁盘是共享设备,所以每一时刻可有若干个进程同时与它交换信息。

( )6.一个盘块的物理地址由三个参数唯一确定的,它们是柱面号、盘面号和扇区号。

( )7.公用缓冲区方式通常采用缓冲池。

( )8.扇区排队算法只能用于固定头设备。

( )9.设备独立性是指系统具有使用不同设备的能力。

( )10.移臂调度的目标是使磁盘旋转周数最小。

( )二．选择题1.从资源分配角度看,外设可分为若干种,其中不包括_________。

A.虚拟设备B.物理设备C.独占设备D.共享设备2.在一般大型计算机系统中,主机对外围设备的控制可通过通道、控制器和设备三个层次来实现。

下述的叙述中正确的叙述是___________。

A.控制器可控制通道,设备在通道控制下工作。

B.通道控制控制器,设备在控制器控制下工作。

C.通道和控制器分别控制设备。

D.控制器控制通道和设备的工作。

3.引入缓冲的主要目的是________________。

A.改善CPU和I/O设备之间速度不匹配的情况B.节省内存C.提高CPU的利用率D.提高I/O设备的效率4.下面关于设备属性的论述中,正确的论述是________。

A.字符设备的一个基本特征是可寻址的,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随机访问的设备。

C.共享设备是指在同一时刻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,都可能引起进程死锁。

5.在I/O设备控制的发展过程中,最主要的推动因素是__________。