操作系统设备管理练习

设备管理练习题

(一)单项选得题

1．磁盘机属于( b )。A字符设备B．存储型设备c．输入输出型设备D．虚拟设备2．对存储型设备，输入输出操作的信息是以( d )为单位传输的。A．位B．字节C．字D．块

3．对输入输出设备，输入输出操作的信息传输单位为( b )。A．位B．字符C字D．块4．在用户程序中通常用(a )提出使用设备的要求。A．设备类、相对号B．设备的绝对号c．物理设备名D．虚拟设备名

5.使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

6．启动磁盘执行—次输入输出操作时，( c )是硬件设计时就固定的。A寻找时间B．延长时间c．传送时间D．一次I／O操作的总时间

7 ( b )调度算法总是从等待访问者中挑选时间最短的那个请求先执行。A．先来先服务B．最短寻找时间优先c．电梯D单向扫描

8．通道是一种( c )。A．I／O设备B．设备控制器c．I／O处理机D．I／O控制器

9．操作系统设置(a )，用来记录计算机系统所配置的独占设备类型、台数和分配情况A．设备分配表B．设备类表c设备表D．设备控制表

10．设备的独立性是指( b )。A．设备具有独立执行I／O功能的一种特性B．用户程序使用的设备与实际使用哪台设备无关的一种特性c能独立实现设备共享的一种特性D．设备驱动程序独立于具体使用的物理设备的一种特性

11．(c )总是从移动臂当前位置开始沿着臂的移动方向去选择离当前移动臂最近的那个柱面的访问者，若沿臂的移动方向无请求访问时，就改变臂的移动方向再选择。A．先来先服务调度算法B．最短寻找时间优先调度算法c．电梯调度算法D．单向扫描调度算法

12．( c )是用来存放通道程序首地址的主存固定单元。A．Psw(程序状态字) B．CcW(通道命令) c．CAw(通道地址字) D．CSW(通道状态字)

13．中央处理器执行用户提出的“请求启动外设”的要求时，会产生一个( d )。A．程序性中断事件B．外部中断事件c．输入输出中断事件D．自愿性中断事件

14通道在发现csw中有控制器结束、设备结束、通道结束、设备故障或设备特殊情况时，会发出( c )。A．硬件故障中断B外部中断c．输入输出中断D．自愿性中断15．虚拟设备是指(c )。A允许用户使用比系统中具有的物理设备更多的设备B．允许用户以标准化方式来使用物理设备c．把共享设备模拟独占设备D．允许用户程序不必全部装入主存便可使用系统中的设备

16．SPOOL技术的主要目的是(b )。A.提高cPu和设备交换信息的速度B．提高独占设备的利用率c．减轻用户的编程负担D．提供主、辅存接口

(二)填空题

1．操作系统中对外围设备的启动和控制工作由_设备管理部分_完成。2．计算机的外围设备可分_存储型设备_和_输入输出型设备_两大类。3_存储型设备_能使大量的信息存放到相应的存储介质上，能作为主存储器的扩充。4．_输入输出型设备_能把外界的信息输入到计算机系统，或把计算结果输出。5．主存储器与外围设备之间的信息传送操作称为_输入输出操作_。6．对存储型设备，输入输出的信息传输单位为_块_；对输入输出型设备，输入输出操作的信息传输单位为_字符_。7．只能让一个作业独占使用的设备称为_独占设备_。8．可以让几个作业同时使用的设备称为_共享设备_。9．用共享设备来模拟独占设备的工作．把独占设备改造成可共享的，这种模拟的独占设备称为_虚拟设备_。10．计算机系统为每台设备确定一个编号，以便区分和识别，这个确定的编号成为设备的_绝对号_。11设备的_相对号_是用户在程序中定义的设备编号。12．对磁带机、输入机以及打印机等只适合独占使用的设备，总是采用_静态_分配策略。13．作业申请独占设备时，指定设备

的方式有两种，指定设备的_绝对号_，另指定设备的_设备类_ 、_相对号_。14 _设备的独立性_是指用户编制程序时使用的设备与实际使用哪台设备无关的特性15.操作系统用_设备分配表_记录计算机系统所配置的独占设备类型、台数和分配情况等。16．设备分配表由_设备类表_和_设备表_两部分组成。17．要确定磁盘上一个块所在的位置必须给出三个参数：_柱面号_ 、_磁头号_和_扇区号_ 18．磁盘输入输出时，_寻找时间_是磁头在移动臂带动下移动到指定柱面所花的时间；_延迟时间_是指定扇区旋转到磁头下所需的时间。它们与信息在_磁盘上的位置_有关。19．执行一次磁头输入输出时，_传送时间_是由磁头进行读写完成信息传送的时间，它是_硬件设计_时就固定的。20．为了减少移动臂进行移动所花费的时间，每个文件的信息不是按盘面上的_磁道_顺序存放满一个盘面后，再放到另一个盘面上，而是按_柱面_存放。21．磁盘驱动调度由_移臂调度_和_旋转调度_两部分组成。22常用的移臂调度算法有_先来先服务调度算法_、最短寻找时间优先算法、_电梯调度算法_和_单向扫描调度算法_ 23．移臂调度的目的是尽可能地减少输入输出操作中的_寻找时间_。24．_最短寻找时间优先_调度算法总是从等待访问者中挑选寻找时间最短的那个请求先执行，而不管访问者到来的先后次序。25．移臂调度算法中除了先来先服务调度算法外，其余三种调度算法都是根据欲访问者的_柱面位置_来进行调度的。26．当移动臂定位后，根据_延迟时间_来决定执行次序的调度称为旋转调度。27．如果若干磁盘的等待访问者请求同一磁道上的不同的扇区，_旋转调度_总是让首先到达读写磁头位置下的扇区先进行传送操作。28．对于一个能预知处理要求的信息采用_优化分布_可以提高系统的效率。29．由设备管理复杂的启动外设工作既能_减轻用户负担_，又能防止用户错误地使用外设而影响系统的可靠性。30．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_完成。31．由于通道能_独立_完成输入输出操作，它也可称为_输入输出处理机_。32．操作系统用由计算机硬件提供的一组_通道命令_来规定通道执行一次输入输出应做的

工作。33．每一条通道命令规定了设备的一种操作，一般都由命令码、_数据主存地址_、_传送字节数_及标志码等四部分组成。34．通道命令中的命令码有三类：_数据传输类_、通道命令转移类和_设备控制类_。35_通道地址字_是用来存放通道程序首地址的主存固定单元。36_通道状态字_中汇集了通道在执行通道程序时通道和设备执行操作的情况。37．操作系统启动和控制外围设备完成输入输出操作的过程可分成三个阶段：准备阶段、_启动I/O阶段_和_结束处理阶段_。38．不考虑设备具体特征的处理方法称_设备处理的独立性_、采用这种技术使I／O操作的处理既简单又不易出错。39．I／O中断是使cPu和通道协调工作的一种手段，通道借助I／O中断_请求CPU进行干预_，CPU根据I／O中断事件了解_输入输出操作_的执行情况。40．I／O中断事件是由于_通道程序完成_的执行或其他的外界原因而引起的。41．当通道发现有_设备故障_或设备特殊情况时就形成_操作异常结束_的I／O中断事件。42．实现虚拟设备必须要有一定的硬件和软件条件为基础，特别是硬件必须配置大容量的_磁盘_，要有中断装置和_通道_，具有_中央处理机与通道并行工作的能力_。43．实现虚拟设备必须在磁盘上划出称为“井”的专用存储空间，_输入井_中存放作业的初始信息，_输出井_中存放作业的执行结果。44．斯普林(SPOOL)是指_联机的外围设备同时操作_ 的意思。操作系统用它实现_虚拟设备_的功能。45．斯普林(SPOOL)系统由预输入系统程序、_井管理程序_和_缓输出程序_组成。46_欲输入程序_ 的任务是把作业流中的每个作业的初始信息传送到输入井保存以备作业执行时使用。

47．当作业请求从输入机上读文件信息时，就把任务转交给_井管理读程序_，从输入井读出信息供用户使用。48．当作业请求从打印机输出结果时，就把任务转交给_井管理写程序_，把产生的结果保存到输出井中。49_缓冲输出程序_负责查看输出井中是否有待输出的结果信息，若有，则启动打印机把作业的结果文件打印输出。50．SPOOL系统设置一张_作业表_，用来登记输入井的各个作业的作业名、_作业状态_ 、作业拥有的文件数以及预输入表和缓输出表的位置等. 51．为了能正确地管理进入系统的作业和存取输入井和输出

井中的信息，SPOOL系统中设计了_作业表_、预输入表和_换输出表_。52．输入井中的作业有四种状态；输入状态、_收容状态_、执行状态和_完成状态_。53_收容状态_是指该

作业的信息已经存放在输入井中，但尚未被选中执行。

(三)简答题

1．存储型设备和输入输出型设备的输人输出操作的信息传输单位有何不同?

存储型设备输入输出操作的信息传输单位是“块”，而输入输出型设备输入输出操作的信息传输单位是“字符”。

2什么是独占设备?什么是共享设备?

独占设备是指那些只能让一个作业独占使用的设备；共享设备是指允许多个作业同时使用的设备。

3．共享设备允许多个作业同时使用，这里的“同时使用”的含义是什么?

“同时使用”的含义是多个作业可以交替地启动共享设备，在某一时刻仍只有一个作业占有。

4．什么是设备的绝对号和相对号?

设备的绝对号是指计算机系统为每一台设备确定的编号，用以区分和识别设备；设备的相对号是指用户在程序中定义的设备编号。

5．用户程序中通常用什么方式指定要使用的设备?为什么?

用户程序中通常用“设备类、相对号”请求要使用的设备，即不具体指定要哪一台设备，而是提出要申请哪类设备多少台。采用这种方式使设备分配适应性好、灵活性强。否则若用绝对号来指定设备，如果这台设备已被占用或有故障时，该作业就暂时无法装入主存储器。

6何谓设备的独立性?

设备的独方性是指用户编制程序时使用的设备与实际使用哪台设备无关的特性。

7．独占设备采用哪种分配方式?

独占设备通常采用静态分配方式，即在一个作业执行前，将作业要使用的这类设备分配给作业，在作业执行期间均归该作业占用，直到作业执行结束才归还。

8．简述寻找时间，延迟时间和传送时间的含义。

寻找时间是指磁头在移动臂带动下移动到指定柱面所花的时间；延迟时间是指扇区旋转到磁头下所需的时间；传送时间是指由磁头进行读写完成信息传送的时间。

9．磁盘移臂调度的目的是什么?常用移臂调度算法有哪些?

磁盘移臂调度的目的是尽可能地减少输入输出操作中的寻找时间。常用的移臂调度算法有先来先服务算法、最短寻找时间优先算法、电梯调度算法和单向扫描算法。

10．磁盘旋转调度的实现目标是什么?如何实现?

磁盘旋转调度的最终目标是减少输入输出的总时间，实现时应该优先选择延迟时间最

短的访问者去执行。比如说，如果若干等待访问者请求访问同一磁道上的不同扇区，或访问不同磁道上的不同编号的扇区，旋转调度总是让首先到达读写磁头位置下的扇区先进行传送操作；而对若干等待访问者请求访问不同磁道上具有相同编号的扇区、则旋转调度可任意选择一个读写磁头进行传送操作。

11．中央处理器与外围设备之间如何实现并行工作?

当有输入输出请求时，中央处理器先执行启动I／O指令，启动指定通道上的指定设备。当

启动成功，通道按规定的要求通过设备控制器控制外围设备进行操作。这时中央处理器就可

执行其他任务并与通道并行工作,直到输入输出操作完成，由通道发出操作结束的I／O中断时中央处理器才暂停当前的工作，转去处理I／O中断事件。

12．通道地址字、通道状态字与通道程序间有何关系?

通道程序用一组通道命令来规定通道执行一次输入输出操作应做的工作。编制好的通道程序存放在主存储器中，为了使通道能取到通道命令并去执行，必须把存放通道的程序首地址告诉通道，这个存放通道程序首地址的主存固定单元就是通道地址字。通道在执行通道程序时把通道和设备执行操作的情况随时记录下来，汇集在通道状态字中。

13．简述操作系统启动外设完成输入输出的过程。

该过程可分为三个阶段：准备阶段，即组织通道程序并把通道程序的首地址存入通道地址字

中；启动I／O阶段，即用启动I／O指令启动通道工作，通道执行通道程序并把执行情况记录在通道状态字中；结束处理阶段，即完成输入输出操作后形成I／O中断，由操作系统做相应的处理。

14．I／O中断有何作用?用户用访管指令请求启动外设时会产生什么中断事件?

I／O中断是使中央处理器和通道协调工作的一种手段，通道借助I／O中断请求中央处理器进行干预，中央处理器根据产生的I／O中断事件了解输入输出操作的执行情况。用户用访管指令请求启动外设，当cPu执行访管指令时产生一个自愿中断事件。

15．简述SPOOL系统的组成。

SPOOL系统由三部分程序组成：预输入程序、井管理程序和缓输出程序。预输入程序把作

业流中的每个作业的初始信息传送到输入井中保存；井管理程序既负责从输入井中读出信息供用户使用，也负责把作业产生的结果保存到输出井中去；缓输出程序负责把输出井中的作业结果打印输出。

16．采用SPOOL系统有何优越性?

采用SPOOL系统极大地提高了独占设备的使用率，充分利用了系统的资源，提高了系统单位时间内处理作业的能力。

(四)计算题

1．若有一个磁盘共有l00个柱面，每个柱面上有8个磁道，每个盘面被划分成4个扇区。现有一个含3200逻辑记录的文件，逻辑记录的大小与扇面的大小一致，该文件以顺序结构的形式被存放到磁盘上。柱面、磁道、扇区以及逻辑记录的编号均从“0”开始。文件信息从0柱面、0磁道、0扇区开始存放，请问：(1)如何确定该文件的第1838个逻辑记录存放在磁盘上的位置，其柱面号、磁头号和扇区号? (2)第56柱面的第7磁道的第3扇区存放了该文件的第几个逻辑记录?

(1)已知t＝8，s＝4，b＝1838，则D＝s×t＝4×8=32，M=[b／D]=[1838／32]=57，N＝b mod D＝1838 mod 32＝14，∴柱面号＝M＝57，磁头号＝[N／s]＝[14／4]＝3，扇区号＝N mod s＝14 mod 4＝2

(2)已知s＝4，t＝8，i＝56，j＝7，k=3，则记录号＝k+s×(j+i×t)＝3+4×(7+56×8)=1823 2．若某磁盘共有200个柱面，其编号为0～199，假设已完成68号柱面的访问请求，正在为访问96号柱面的请求者服务，还有若干个请求者在等待服务，他们依次要访问的柱面号为：175，52，157，36，159、106，l 08，72，(1)请分别计算用先来先服务调度算法、最短寻找时间调度算法、电梯调度算法和单向扫描调度算法来确定实际服务的次序。(2)按实际服务次序计算(1)中四种算法下移动臂需移动的距离。

(1)先来先服务调度算法：0 36 52 68 72 96 106 108 157 159 175 199 实际服务的次序：68→96→175→52→157→36→159→106→108→72；∵

(175-96)+(175-52)+(157-52)+(157-36)+(159-36)+(159-106)+(108-106)+(108-72)=642

∴移动臂需移动642柱面的距离

(2)最短寻找时间优先调度算法：0 36 52 68 72 96 106 108 157 159 175 199 实际服务的

次序：68→96→106→108→72→52→36→157→159→175；∵

(106-96)+(108-l06)+(108-72)+(72-52)+(52-36)+(157-36)+(159-l57)+(175-159)=223 ∴移动臂需移动223个柱面的距离

(3)电梯调度算法：0 36 52 68 72 96 106 108 157 159 175 199 实际服务的次序：68→96→106→108→157→159→175→72→52→36；∵

(106-96)+(108-l06)+(157-108)+(159-l57)+(175-159)+(175-72)+(72-52)+(52-36)=218 ∴移动臂需移动218个柱面的距离

(4)单向扫描调度算法：0 36 52 68 72 96 106 108 157 159 175 199 实际服务的次序：68→96→106→108→157→159→175→199→0→36→52→72；∵(106-96)+(108-

l06)+(157-108)+(159-l57)+(175-159)+(199-175)+(36-0)+(52-36)+(72-52)=175 ∴除了移动臂由里向外返回所用的时间外，还需移动l 75个柱面的距离

3．若现在磁盘的移动臂处于第15号柱面有六个请求者等待访问磁盘下表，如何响应这些访

问才最省时间？

序号柱面号磁头号扇区导

①12 2 6

② 5 3 2

③16 87

④ 6 4 1

⑤16 7 3

⑥12 5 6

针对本题分析各种移臂调度算法，发现以最短寻找时间调度算法最优，移动臂距离最短，也就是设访问的柱面次序为：16，12，6，5。其次，从旋转调度角度出发无法确定访问同一柱面上扇区时先响应哪个扇区更快，所以最省时间的响应次序有以下四种：3→5→1→6→4→2；3→5→6→1→4→2；5→3→1→6→4→2；5→3→6→1→4→2；

4．若某磁盘的旋转速度为20毫秒／周，磁盘初始化时每个盘面分成10个扇区，扇区按磁盘旋转的反向编号，依次为0～9，现有10个逻辑记录R0，R1,…,R9，依次存放在0～9十个扇区上。处理程序要顺序处理这些记录，每读出一个记录后处理程序要花6毫秒进行处理，然后再顺序读下一个记录并处理，直到全部记录处理完毕，请回答：(1)顺序处理完这10个记录总共花费多少时间? (2)优化分布这些记录，使这10个记录的处理总时间最短，并算出优化分布时需花费的时间。

〔1)顺序存放：R0→R9；由20ms÷10＝2ms知，每读一个扇区花2ms，由2ms+6ms＝8ms 知，读出并处理完R0后，读写磁头已在R4的位置，要读Rl记录，则要有14ms延迟时间。顺序处理完这十个记录需花费时间为：10×(2+6)+9×(2×7)＝926(ms) (2) 优化分布：R0→R5→R3→R8→R1→R6→R4→R9→R2→R7，即得逻辑记录的最优分布。此时处理十个记录所花费的时间为：10×(2+6)＝80(ms)