第七章设备管理习题一. 选择最合适的答案1．在下面的I/O控制方式中，需要CPU干预最少的方式是（）。
（A）程序I/O方式（B）中断驱动I/O控制方式（C）直接存储器访问DMA控制方式（D）I/O通道控制方式2．某操作系统中，采用中断驱动I/O控制方式，设中断时，CPU用1ms来处理中断请求，其它时间CPU完全用来计算，若系统时钟中断频率为100H Z，则，CPU的利用率为（）。
（A）60% （B）70%（C）80% （D）90%3．下列哪一条不是磁盘设备的特点（）。
（A）传输速率较高，以数据块为传输单位（B）一段时间内只允许一个用户（进程）访问（C）I/O控制方式常采用DMA方式（D）可以寻址，随机地读/写任意数据块4．利用通道实现了（）之间数据的快速传输。
（A）CPU和外设（B）内存和CPU（C）内存和外设（D）外设和外设5．假脱机技术中，对打印机的操作实际上是用对磁盘存储实现的，用以替代打印机的部分是指（）。
（A）共享设备（B）独占设备（C）虚拟设备（D）物理设备6．设从磁盘将一块数据传送到缓冲区所用时间为80μs，将缓冲区中数据传送到用户区所用时间为40μs，CPU处理数据所用时间为30μs，则处理该数据，采用单缓冲传送某磁盘数据，系统所用总时间为（）。
（A）120μs （B）110μs（C）150μs （D）70μs7．对于速率为9.6KB/s的数据通信来说，如果说设置一个具有8位的缓冲寄存器，则CPU中断时间和响应时间大约分别为（）。
（A）0.8ms，0.8ms （B）8ms，1ms（C）0.8ms，0.1ms （D）0.1ms，0.1ms8．在调试程序时，可以先把所有输出送屏幕显示而不必正式输出到打印设备，其运用了（）。
（A）SPOOLing技术（B）I/O重定向（C）共享技术（D）缓冲技术9．设备驱动程序是系统提供的一种通道程序，它专门用于在请求I/O的进程与设备控制器之间传输信息。
下面的选项中不是设备驱动程序功能的是（）。
（A）检查用户I/O请求的合法性（B）及时响应由控制器或通道发来的中断请求（C）控制I/O设备的I/O操作（D）了解I/O设备的状态，传送有关参数，设置设备的工作方式10．下列关于通道、设备、设备控制器三者之间的关系叙述中正确的是（）。
（A）设备控制器和通道可以分别控制设备（B）设备控制器控制通道和设备一起工作（C）通道控制设备控制器，设备控制器控制设备（D）设备控制器控制通道，通道控制设备二. 多选题1．下列哪一个选项是引入缓冲的原因（）。
（A）缓和CPU和I/O设备间速度不匹配的矛盾（B）减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制（C）减少CPU对I/O控制的干预（D）提高CPU和I/O设备之间的并行性2．从设备分配的角度来看，设备分成（）。
A．独享设备 B.系统设备C．用户设备 D.共享设备E．虚拟设备3．在操作系统中，下列选项属于软件机制的是（）。
（A）缓冲池（B）通道技术（C）覆盖技术（D）Spooling技术4．下列哪种设备是从设备分配策略角度来说的（）。
（A）系统设备（B）独享设备（C）共享设备（D）虚拟设备5．下列关于通道、设备、设备控制器三者之间的关系叙述中正确的是（）。
（A）控制器和通道可以分别控制设备（B）控制器、通道和设备一起工作（C）通道控制设备控制器，设备控制器控制设备（D）设备控制器控制通道，通道控制设备6．在假脱机I/O技术中，对打印机的操作实际上是用对磁盘存储的访问。
那么，用以替代打印机的部分通常称作（）。
（A）共享设备（B）独占设备（C）虚拟设备（D）物理设备7．下列存储设备中，适合作为共享设备的是（）。
（A）语音输入输出设备（B）打印机（C）鼠标（D）磁盘8．低速设备一般被设置成独占设备，可用作独占设备的有（）。
（A）软磁盘（B）磁带机（C）可擦写光驱（D）磁鼓9．系统中的通道数量较少，可能会产生“瓶颈”问题。
（）不是解决此问题的有效方法（A）在结构上增加一些连线，以增加数据传送通路（B）在数据传输线路上多增设一些缓冲区（C）提高CPU的速度（D）采用虚拟设备技术10．I/O系统硬件结构分为4级：1. 设备控制器2. I/O设备3. 计算机4. I/O通道，按级别由高到低的顺序是（）。
（A）2-4-1-3 （B）3-1-4-2（C）2-1-4-3 （D）3-4-1-2三、判断正误，简要说明理由1．操作系统采用缓冲技术的缓冲池主要是通过硬件来实现的。
2．低速设备一般被设置成共享设备。
3．通道指令和一般机器的指令没有什么不同。
4．数组选择通道和数组多路通道可以支持多个通道程序并发执行，而字节多路通道不支持多个通道程度并发执行。
5．共享设备允许多个作业同时使用设备，即每一时刻可有多个作业在使用该共享设备，因而提高了系统设备资源的利用率。
6．由于设备分配中设置了若干数据结构，所以在设备分配中不会发生死锁。
7．I/O通道控制方式中不需要任何CPU干预。
8.先来先服务算法、优先级高者优先算法、时间片轮转算法等是经常在设备分配中采用算法。
9．由于独占设备在一段时间内只允许一个进程使用，因此，多个并发进程无法访问这类设备。
10．操作系统中应用的缓冲技术，多数通过使用外存来实现。
四、简答题1.计算机中设备控制器是由哪些部分构成的？2.什么是字节多路通道？什么是数组选择通道和数组多路通道？3.有哪几种I/O控制方式？分别适用何种场合？4.试说明DMA的工作流程。
5.在单缓冲情况下，为什么系统对一块数据的处理时间为max(C,T)+M。
6.为什么在双缓冲情况下，系统对一块数据的处理时间为max(C,T)？7.试绘图说明把多缓冲用于输出时的情况。
8.试说明收容输入工作缓冲区和提取输出工作缓冲区的工作情况。
9.何谓安全分配方式和不安全分配方式？10. 为什么要引入设备独立性？如何实现设备独立性？11. 试说明SPOOLing系统的组成。
12. 在实现后台打印时，SPOOLing系统应为请求I/O的进程提供哪些服务？13. 试说明设备驱动程序具有哪些特点？14. 试说明设备驱动程序应具有哪些功能？15. 设备驱动程序通常要完成哪些工作？16. 设备中断处理程序通常需完成哪些工作？答案一单选题1．D 2．D 3．B 4．C 5．C 6．A 7．C 8．B 9．C 10．C 二多选题1．（ABD）2．（ADE）3．（ACD）4．（BCD）5．（BC）6．（C）7．（D）8．（ABC）9．（BCD）10．（D）三判断题1．答案：（错）。
缓冲技术的实现方法有硬件和软件两种。
•硬件方法，适于应用在速度和安全性要求较高的重要场合，且费用很高；•软件方法，即在内存中开辟出专门的存储区来做缓冲区。
操作系统采用的缓冲池技术是系统公用资源，由多个缓冲区组成，是通过采用软件的方法在内存中实现的。
2．答案：（错）计算机外部设备分为：高速设备和低速设备。
低速设备是不可以共享使用的，因为在一段时间内不能由多个进程同时访问。
3．答案：（错）通道指令与一般机器指令有如下几点不同之处：①通道指令的寻址方式较一般机器指令简单。
②通道指令的指令格式方式较一般机器指令简单。
③通道指令的操作码较一般机器指令简单。
4．答案：（错）在硬件结构中只有数组多路通道支持多个通道程序并发执行。
5．答案：（错）共享设备允许多个作业在一段时间内同时使用设备。
6．答案：（错）为了保证每一次设备分配的顺利实施，系统中设置了DCB、COCB、CHCB、SDT等数据结构。
但这并不能保证设备分配的安全性。
要想保证分配不发生死锁，还需进行安全性测算。
7．答案：（错）通道在I/O程序执行的开始或结束时，必需要CPU进行一定的处理。
只有在执行I/O程序期间，无需CPU干预。
8．答案：（错）前两种算法可用在设备分配中采用，而时间片轮转算法则不适合在设备O分配中。
因为一般设备的I/O操作一经启动后，便一直运行下去直到完成，I/O操作期间不宜中断，更不宜切换给其他进程使用。
9．答案：（错）可以把独占设备作为系统的一种临界资源，用互斥的方法访问它。
10．错。
因为操作系统中应用的缓冲技术是有其限定性的，一般是在内存中或通过硬件技术来实现的。
基本上不通过外存来实现。
四简答题1．答：包括：①设备控制器与CPU的接口；②设备控制器与设备的接口；③输入输出逻辑（见下图所示）。
2．答：①字节多路通道含有多个子通道。
每个子通道连接一台低速设备，以轮流方式共享主通道。
任一子通道交换完一个字节后就将主通道让给下一个子通道。
②数组选择通道可连接多台高速外设，具有较高的传输速率。
它有一台分配型子通道，一段时间内只能执行一道通道程序，使一台设备独占通道以进行数据交换，直到交换完后才可让给其他的设备。
③数组多路通道含有多个非分配型子通道，每个子通道连接一台高速外设，以轮流方式共享主通道。
任一子通道交换完若干字节后就将主通道让给下一个子通道。
3．答：共有四种I/O方式：①程序I/O方式，又称作“忙-等”方式。
该方式执行一个循环程序，反复查询外设状态，如果外设“忙碌”则循环查询，直到查得外设状态为“闲置”时止。
该方式适用于机内没有中断机构的场合。
②中断控制I/O方式。
该方式在进行I/O时，CPU向控制器发出I/O命令后，由控制器控制外设操作，CPU转其他任务的处理，即，CPU与外设并行工作。
当外设完成I/O后向CPU发中断信号，CPU只需花费很少的时间进行I/O的善后处理，此前毋须进行干预。
该方式可适于低速外设I/O，并可配合DMA和通道方式实现I/O。
③DMA（直接内存访问）方式。
该方式适于高速外设I/O，一次可以在外设与内存之间传输一个或多个数据块。
传输完毕后才需CPU干预。
④通道方式。
该方式中，系统预先要将I/O的过程实现为一段通道程序，置于内存的特定位置，而后启动通道。
由通道负责执行通道程序对外设进行I/O控制，CPU转其他程序运行。
I/O完成后通道向CPU发中断信号，CPU花很少时间作善后处理。
4．答：①CPU需要访问外存时，便发送一条访问命令给DMA的命令寄存器CR、一个内存地址码给DMA的内存地址寄存器MAR、本次要传送的字节数给DMA的数据计数器DC、外存地址给DMA的I/O控制逻辑中。
②启动DMA控制器，然后CPU转其他任务处理。
③DMA控制器负责控制数据在内存与外存之间传送。
每传送一个字节就需挪用一个内存周期，按MAR从内存读出或写入内存一个字节，修改MAR和计数器DC。
③当DC修改为0，表示传送结束，由DMA向CPU发出中断请求。
5．答：令T是读外存数据送内存缓冲区时间，M是数据从缓冲区传送到用户区的时间，C是读内存用户区数据进行计算的时间。
当进行第I次读外存数据送缓冲区时，系统可同时读出用户区中第（I-1）次数据进行计算。
