计算机操作系统典型例题解析之六
操作系统第6章(设备管理习题与解答)
第6章设备管理习题与解答6.1 例题解析例6.2.1 何谓虚拟设备？请说明SPOOLing系统是如何实现虚拟设备的。
解本题的考核要点是虚拟设备的实现方法。
虚拟设备是指利用软件方法，比如SPOOLing系统，把独享设备分割为若干台逻辑上的独占的设备，使用户感受到系统有出若干独占设备在运行。
当然，系统中至少一台拥有物理设备，这是虚拟设备技术的基础。
SPOOLing系统又称“假脱机I/O系统”，其中心思想是，让共享的、高速的、大容量外存储器（比如，磁盘）来模拟若干台独占设备，使系统中的一台或少数几台独占设备变成多台可并行使用的虚拟设备。
SPOOLing系统主要管理外存上的输入井和输出井，以及内存中的输入缓冲区和输出缓冲区。
其管理进程主要有输入和输出进程，负责将输入数据装入到输入井，或者将输出井的数据送出。
它的特点是：提高了 I/O操作的速度；将独占设备改造为共享设备；实现了虚拟设备功能。
例 6.2.2 有关设备管理要领的下列叙述中，( )是不正确的。
A．通道是处理输入、输出的软件B．所有外围设备都由系统统一来管理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贮器中的E．由用户给出的设备编号是设备的绝对号解本题的考核要点是设备管理的基本概念。
(1) 通道是计算机上配置的一种专门用于输入输出的设备，是硬件的组成部分。
因此A是错误的。
(2) 目前常见I/O系统其外部设备的驱动和输入输出都由系统统一管理。
因此B是对的。
(3) 设备管理模块中的底层软件中配有专门处理设备中断的处理程序。
通道中断属于设备中断的一种。
因此C是对的。
(4) 通道设备自身只配有一个简单的处理装置（CPU），并不配有存储器，它所运行的通道程序全部来自内存。
因此D是对的。
(5) 系统在初启时为每台物理设备赋予一个绝对号，设备绝对号是相互独立的。
由用户给出的设备号只能是逻辑编号，由系统将逻辑号映射为绝对号。
因此E是错误的。
操作系统第6章(设备管理习题与解答)
第6章设备管理习题与解答6.1 例题解析例6.2.1 何谓虚拟设备？请说明SPOOLing系统是如何实现虚拟设备的。
解本题的考核要点是虚拟设备的实现方法。
虚拟设备是指利用软件方法，比如SPOOLing系统，把独享设备分割为若干台逻辑上的独占的设备，使用户感受到系统有出若干独占设备在运行。
当然，系统中至少一台拥有物理设备，这是虚拟设备技术的基础。
SPOOLing系统又称“假脱机I/O系统”，其中心思想是，让共享的、高速的、大容量外存储器（比如，磁盘）来模拟若干台独占设备，使系统中的一台或少数几台独占设备变成多台可并行使用的虚拟设备。
SPOOLing系统主要管理外存上的输入井和输出井，以及内存中的输入缓冲区和输出缓冲区。
其管理进程主要有输入和输出进程，负责将输入数据装入到输入井，或者将输出井的数据送出。
它的特点是：提高了 I/O操作的速度；将独占设备改造为共享设备；实现了虚拟设备功能。
例 6.2.2 有关设备管理要领的下列叙述中，( )是不正确的。
A．通道是处理输入、输出的软件B．所有外围设备都由系统统一来管理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贮器中的E．由用户给出的设备编号是设备的绝对号解本题的考核要点是设备管理的基本概念。
(1) 通道是计算机上配置的一种专门用于输入输出的设备，是硬件的组成部分。
因此A是错误的。
(2) 目前常见I/O系统其外部设备的驱动和输入输出都由系统统一管理。
因此B是对的。
(3) 设备管理模块中的底层软件中配有专门处理设备中断的处理程序。
通道中断属于设备中断的一种。
因此C是对的。
(4) 通道设备自身只配有一个简单的处理装置（CPU），并不配有存储器，它所运行的通道程序全部来自内存。
因此D是对的。
(5) 系统在初启时为每台物理设备赋予一个绝对号，设备绝对号是相互独立的。
由用户给出的设备号只能是逻辑编号，由系统将逻辑号映射为绝对号。
因此E是错误的。
操作系统例题汇总
1．2例题精选例1.1如何理解虚拟机的概念？解:一台仅靠由硬件组成的计算机一般被称为裸机，不易使用。
操作系统为用户使用计算机提供了许多服务，从而把一台难于使用的裸机改造成了功能更强大、使用更方便的计算机系统，这种计算机系统称为虚拟机。
所谓虚拟，是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。
前者是实际存在的，而后者是虚的，只是用户的一种感觉。
在单CPU的计算机系统中能同时运行多道程序，好像每个程序都独享一个CPU，这就是虚拟。
在构造操作系统时，把操作系统分成若干层，每层完成特定的功能，从而形成一个虚拟机。
下层的虚拟机为上层的虚拟机提供服务，这样逐次扩充以完成操作系统的功能。
讨论“虚拟”的概念体现在操作系统的方方面面。
例如，虚拟存储器，使一台只有4MB 内存的计算机可以运行总容量远远超过4 MB的程序；虚拟外设，能够使多个用户同时访问该外设等。
例1.2什么是多道程序设计，它的主要优点是什么？解: 所谓多道程序设计是指把一个以上的程序存放在内存中，并且同时处于运行状态，这些程序共享CPU和其他计算机资源。
其主要优点是：（1）CPU的利用率高：在单道程序环境下，程序独占计算机资源，当程序等待I／O操作时CPU空闲，造成CPU资源的浪费。
在多道程序环境下，多个程序共享计算机资源，当某个程序等待I／O操作时，CPU可以执行其他程序，这大大地提高了CPU的利用率。
（2）设备利用率高：在多道程序环境下，内存和外设也由多个程序共享，无疑也会提高内存和外设的利用率。
（3）系统吞吐量大：在多道程序环境下，资源的利用率大幅度提高，减少了程序的等待时间，提高了系统的吞吐量。
讨论多道程序在计算机中并发地运行是现代计算机系统的重要特征。
早期的单道批处理系统与人工操作相比自动化程度大大提高，但系统中仍有较多的空闲资源，系统的性能较差。
多遭批处理系统虽有很多优点，但这种系统交互能力差，作业的平均周转时间长。
多道程序处理系统要解决的主要问题是，如何使多个程序合理、有序地共事处理机、内存、外设等资源。
操作系统经典习题解释
●假定一个阅览室最多可容纳100人，读者进入和离开阅览室时都必须在阅览室门口的一个登记表上进行登记，而且每次只允许一人进行登记操作，请用记录型信号量机制实现上述问题的同步。
定义信号量sum,mutex，初值分别为100，1。
（3分）则第i个读者的活动描述为：procedure P i(i=1,2,3……)beginwait(sum);wait(mutex);登记；signal(mutex);进入阅览室；阅读;wait(mutex);登记；signal(mutex);离开阅览室；signal(sum);end●请用信号量解决以下的“过独木桥”问题：同一方向的行人可连续过桥，当某一方向有人过桥时，另一方向的行人必须等待；当某一方向无人过桥时，另一方向的行人可以过桥。
将独木桥的两个方向分别标记为A和B；并用整形变量countA和countB分别表示A、B 方向上已在独木桥上的行人数，初值为0；再设置三个初值都1的互斥信号量：SA用来实现对countA的互斥访问，SB用来实现对countB的互斥访问，mutex用来实现两个方向的行人对独木桥的互斥使用。
则具体描述如下：Var SA,SB,mutex:semaphore:=1,1,1;CountA,countB:integer:=0,0:beginparbeginprocess A: beginwait(SA);if(countA=0) then wait(mutex);countA:=countA+1;signal(SA);过独木桥；wait(SA);countA:=countA-1;if (countA=0) then signal(mutex);signa(SA);endprocess B: beginwait(SB);if(countB=0) then wait(mutex);countB:=countB+1;signal(SB);过独木桥；wait(SB);countB:=countB-1;if (countB=0) then signal(mutex);signa(SB);endparendend设公共汽车上，司机和售票员的活动分别是：司机的活动：启动车辆；正常行车；到站停车；售票员的活动：关车门；售票；开车门；请用记录型信号量机制实现上述问题的同步。
计算机操作系统典型例题解析之六
计算机操作系统典型例题解析之六【例1】通过硬件和软件的功能扩充，把原来独占的设备改造成若干用户共享的设备，这种设备称为（C ）A、存储设备B、系统设备C、虚拟设备D、用户设备【例2】设备控制器的主要功能是什么？答：设备控制器的主要功能是控制一个或多个I/O设备，以实现I/O设备和计算机之间的数据交换。
它是CPU和I/O设备之间的接口，它接收从CPU发出的命令，并控制I/O设备工作。
设备控制器主要完成以下功能：⑴接收和识别命令。
接收从CPU发来的命令，并识别这些命令。
⑵数据交换。
指实现CPU与设备控制器之间、控制器与设备之间的数据交换。
⑶地址识别。
系统中每一个设备都有一个地址，设备控制器必须能够识别它所控制的每个设备的地址。
⑷标识和报告设备的状态。
控制器应记下设备的状态供CPU了解。
⑸数据缓冲。
由于I/O设备的速度较低而CPU和内存的速度较高，故在控制器中可以设置一缓冲。
以缓和I/O设备和CPU、内存之间的速度矛盾。
⑹差错控制。
设备控制器还兼管对由I/O设备传来的数据进行差错检测。
【例3】什么是设备驱动程序？设备驱动程序的主要功能是什么？答：设备驱动程序是I/O进程与设备控制器之间的通信程序。
设备驱动程序的主要功能如下：①将接收到的抽象要求转换为具体要求。
②检查用户I/O请求的合法性，了解I/O设备的状态，传递有关参数，设置设备的工作方式。
③发出I/O命令，启动分配到的I/O设备，完成指定的I/O操作。
④及时响应由控制器或通道发来的中断请求，并根据其中断类型（正常、异常结束的中断或其他类型中断）调用相应的中断处理程序进行处理。
⑤对于设置有通道的计算机系统，驱动程序还应能够根据用户的I/O请求，自动地构成通道程序。
【例4】什么叫设备独立性？怎么实现设备独立性？答：设备独立性的含义是：应用程序独立于具体使用的物理设备。
为了实现设备的独立性，在操作系统中引入了逻辑设备名和物理设备名两个概念。
在实现了设备独立性的系统中，I/O进程申请设备是以逻辑设备名申请的。
操作系统第6章习题带答案
第六章一、问答题1、什么是文件的逻辑结构？什么是文件的物理结构？2、为了能够查找到文件的位置，在采用连续文件、链接文件和索引文件时，在目录中需要登记哪些内容？3、磁盘容错技术可以分为哪三级？4、目前最广泛采用的目录结构是哪种？它有什么优点？5、文件在磁盘上存放的形式有几种？它们与存取方法有何关系？物理结构顺序结构链接结构索引结构直接文件存取方法顺序顺序（显式\隐式）顺序顺序随机（显式）随机随机按键6、简述以下移臂调度算法的思想：先来先服务调度算法、最短查找时间优先算法、电梯调度算法。
7、简述文件控制块中包含的内容。
8、假设多个用户共享一个文件目录系统，用户甲要用文件A、B、C、E，用户乙要用文件A、D、E、F。
已知用户甲的文件A与用户乙的文件A实际上不是同一个文件；用户甲的文件C与用户乙的文件F实际上是同一个文件；甲、乙两用户的文件E是同一个文件。
试问你是否可以拟定一种文件目录组织方案，使得甲、乙两用户既能共享文件而又不造成混乱？答：采用多级目录结构，文件目录分解为基本目录和符号目录，只要在不同文件符号目录中使用相同文件内部标识符，甲、乙两用户既能共享文件而又不造成混乱。
画图并简要说明二、计算题1、假定盘块的大小为1KB，硬盘的大小为10GB，采用显示链接分配方式时，请问文件分配表只是占用多大空间?磁盘块数：10GB/1KB=10M表达10M盘块，FAT每项至少需要24位，即3个字节所以文件分配表至少占用3B*10M=30M2、系统中磁头停留在磁道号为70的磁道上，这时先后有4个进程提出了磁盘访问请求，要访问磁盘的磁道号按申请到达的先后顺序依次为：45，68，28，90。
移动臂的运动方向：沿磁道号递减的方向移动。
若分别采用FCFS磁盘调度算法、SSTF算法，SCAN算法时，所需寻道长度分别为多少（走过多少柱面）？0号磁道是最里面还是最外面的一个磁道？提示：FCFS磁盘调度算法：70->45->68->28->90SSTF算法：70->68->90->45->28SCAN算法：70->68->->45->28->903、某系统采用UNIX操作系统的专用块内容为：空闲块数3，然后依次登记的空闲块号为77,89,60，问此时若一个文件A需要5个盘块，系统进行分配后有个文件B被删除，它占用的盘块块号为100,101,109,500，则回收这些盘块后专用块的内容是什么？写出整个分析过程。
操作系统第六章习题及答案
1、 假定盘块的大小为1KB ，硬盘的大小为500MB,采用显式链接分配方式时，其FAT 表需占用多少存储空间？如果文件A 占用硬盘的第11、12、16、14四个盘块，试画出文件A 中各盘块间的链接情况及FAT 的情况。
（假定FAT 表项的长度通常取半个字节的整数倍）。
提示：FAT 表项数目由磁盘的物理盘块数决定，而表项的长度有磁盘系统的最大盘块号决定。
根据题意，该硬盘共有500K 个盘块，故FAT 中共有500K 个表项，若盘块从1开始编号，为了能保存最大的盘块号500K ，该FAT 表项最少需要19位，将它扩展为半个字节的整数倍后，可知每个FAT 表项需要20位，即2.5个字节。
因此，FAT 需占用的存储空间为2.5*500KB=1250KB.文件A 中各盘块间的链接情况及FAT 的情况2、 请分别解释在连续分配方式、隐式链接分配方式、显式链接分配方式和索引分配方式中如何将文件的字节偏移量3500转换为物理块号和块内位移量。
（设盘块大小为1KB,盘块号需4个字节。
）提示：先将字节偏移量转换成逻辑块号和块内位移量。
(1) 连续分配方式：字节偏移量3500转换成逻辑块号和块内位移量为3500/1024=3 (428)可从相应文件的FCB 中得到分配给该文件的起始物理盘块号，假设为a0，字节偏移量3500相应的物理块号为a0+3，块内位移量为428。
(2) 隐式链接分配方式：由于每个盘块中需要留出4个字节来存放分配给文件的下一个盘块的块号，因此字节偏移量3500的逻辑块号为3500/1020=3 (440)从相应文件的FCB 中可获得分配给该文件的首个（即第0个）盘块的块号，如b0，然后可通过读第b0块获得分配给文件的第1个盘块的块号，如b1；在从b1块中得到第2块的块号，如b2；从b2块中得到第3块的块号，如b3。
因此可得到字节偏移量3500对应的物理块号b3，而块内偏移量为440。
(3) 显式链接分配方式：字节偏移量3500转换成逻辑块号和块内位移量为3500/1024=3 (428)可从相应文件的FCB 中得到分配给该文件的首个物理盘块的块号，如c0，然后从FAT 表的第c0项中得到分配给文件的第一个盘块的块号，如c1；再在FAT 表的第c1项中得到分配给文件的第2个盘块的块号c2；在FAT 表的第c2项中得到分配给文件的第3个盘块的块号c3。
专升本计算机试题解析操作系统原理
专升本计算机试题解析操作系统原理计算机试题解析：操作系统原理操作系统是计算机系统中最核心的一部分，它管理着计算机的资源并提供各种服务，是保证计算机正常运行的基础。
操作系统原理作为专升本计算机考试中的一道必考题，了解操作系统的原理和特点对于备考至关重要。
本文将对操作系统原理进行解析，并对常见的操作系统原理试题进行详细的分析和讲解。
一、操作系统简介操作系统是计算机硬件与应用软件之间的桥梁，它负责管理计算机的资源，提供良好的用户界面和服务，并协调各种应用程序的执行。
操作系统的主要功能包括进程管理、内存管理、文件系统管理和设备管理等。
二、操作系统的分类根据操作系统的特点和功能，可以将操作系统分为批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统等几类。
1.批处理操作系统批处理操作系统是早期的一种操作系统形式，它的主要特点是按照用户预先设定的顺序批量执行任务。
在批处理操作系统中，用户需要事先编写好批处理文件，将任务按照一定的顺序写入文件中，操作系统会按照用户设定的顺序依次执行任务。
2.分时操作系统分时操作系统可以同时为多个用户提供服务，每个用户都感觉到自己在独占计算机资源。
这种操作系统通过时间分片的方式，将处理器的时间划分为若干个时间片段，在一个时间片段内，操作系统为一个用户提供服务，然后切换到下一个用户。
3.实时操作系统实时操作系统主要用于对时间要求比较严格的场景，分为硬实时操作系统和软实时操作系统。
硬实时操作系统要求任务在规定的时间内完成，不能延迟；软实时操作系统对任务完成的时间要求相对宽松。
三、操作系统的进程管理进程是操作系统中最基本的执行单元，操作系统通过进程管理来控制和协调程序的执行。
1.进程调度进程调度策略决定了进程的执行顺序，常见的进程调度算法有先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、优先级调度、轮转调度和多级队列调度等。
2.进程同步进程同步是保证多个进程按照一定的顺序进行执行，避免产生竞态条件和死锁等问题。
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⑤对于设置有通道的计算机系统，驱动程序还应能够根据用户的 I/O 请求， 自动地构成通道程序。 【例 4】什么叫设备独立性？怎么实现设备独立性？ 答：设备独立性的含义是：应用程序独立于具体使用的物理设备。为了实 现设备的独立性， 在操作系统中引入了逻辑设备名和物理设备名两个概念。 在实现了设备独立性的系统中，I/O 进程申请设备是以逻辑设备名申请的。 【例 5】设备分配算法有哪些？ 答：在设备管理中设备的分配算法比较简单，主要有两种算法： ①先来先服务算法。当有多个进程申请一个设备时，该算法根据进程申 请设备的先后次序，将这些进程排列成一个设备请求队列，设备分配程序 总是把设备首先分配给队首进程。 ②优先权高者优先算法。这种算法中，系统首先把设备分配给优先权高 的进程，使高优先权的进程能够尽快完成。对于同优先权的进程，系统按 照先来先服务的方法分配设备。 【例 6】什么是 Spooling 技术？Spooling 系统有哪几部分组成？ 答：Spooling 技术是一种虚拟设备技术，它可以把一台独占设备改造为虚拟 设备， 在进程所需的物理设备不存在或被占用的情况下， 使用该设备。 Spooling 技术是对脱机输入、输出系统的模拟，所以又叫作假脱机操作。Spooling 系 统主要有以下三部分组成：输入井和输出井、输入缓冲区和输出缓冲区、 输入进程和输出进程。 【例 7】为什么要在操作系统中引入缓冲？ 答：①缓和 CPU 与 I/O 设备间速度不匹配的矛盾。②减少对 CPU 的断频率，
信息传送， CPU 必须重复测试外设的状态， 仅当外设是处在准备好的状态时， CPU 才能与外设交换信息。所以，在程序查询 I/O 方式的接口电路中必须设 置一状态端口， 以使 CPU 通过执行输入指令了解外设的状态。 当采用程序查 询传送方式时，每当程序要使用某一外设进行 I/O 操作时，CPU 要执行一段 循环测试程序，以实现在外设准备好时执行一条输入/输出指令，进行一个 字节或字的数据传送操作。在这种方式下，CPU 的大量时间消耗在等待输入 输出的循环检测上，使 CPU 与外设串行工作，严重影响了 CPU 和外设的使用 效率，致使整个系统效率很低。⑵I/O 中断方式引入中断技术后，每当设备 完成 I/O 操作时，便向 CPU 发出中断请求信号，通知 CPU 外设已准备好，可 以进行数据传送操作。这样，CPU 一旦启动 I/O 设备后便可执行其它程序， 仅在收到 I/O 中断请求时才执行其中断服务程序，进行 I/O 处理和 I/O 操作。 程序中断传送方式改善了 CPU 的利用率，并使 CPU 与外设并行操作。但 I/O 数据的处理和 I/O 操作的控制都是由 CPU 承担的， 仍然消耗了 CPU 不少时间。 ⑶直接存储器访问（DMA）方式虽然 I/O 中断方式比程序查询方式更有效， 但须注意，它仍是以字节或字为单位进行输入输出的，每当完成一个字节 或字时，控制器便要向 CPU 请求一次中断。换言之，采用 I/O 中断方式时的 CPU，是以字节或字为单位进行干预的。如果将这种方式用于块设备的 I/O， 显然是低效的。例如，为了从磁盘中读出 1KB 的数据块，需要中断 CPU 1K 次。 为了进一步减少 CPU 对 I/O 的干预而引入了直接存储器访问（DMA）方式。 ⑷ I/O 通道方式 I/O 通道方式时 DMA 方式的发展， 它会进一步较少对 CPU 的干预， 即把对一个数据块的读（或写）为单位的干预，减少为对一组数据块的读 （或写）即有关的控制和管理为单位的干预。I/O 通道有自己的指令系统，
4．CPU 输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为解决这一矛盾，可 采用（C） 。 A、并行技术 存储技术 5．在采用 SPOOLING 技术的系统中，用户的打印数据首先被送到（C） 。 B、通道技术 C、缓冲技术 D、虚拟
A、打印机
B、磁盘的输入井
C、磁盘的输出井
D、终端
6．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（B） 不属于设备管理的数据结构。 D、CHCT 7．缓冲技术中的缓冲池在（B）中 A、外存 器 8．通道是一种（C） A、I/O 断口 通道 9． （D）算法是设备分配常用的一种算法。 A、短作用优先 来先服务 10．下列设备不属于系统设备的是（C） A、鼠标 盘 11． 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、中断方式 查询方式 二、填空题 1．I/O 控制方式的发展经历了 4 个阶段，分别是程序查询方式、 I/O 中断方 B、无条件存取方式 C、DMA 方式 D、程序 B、键盘 C、扫描仪 D、磁 B、最佳适应 C、首次适应 D、先 B、共享文件 C、I/O 专用处理器 D、数据 B、内存 C、ROM D、寄存 A、DCT B、JCB C、COCT
即通道程序， 可以与 CPU 并行操作， 独立管理外设和实现主存和外设之间的 信息传输，使 CPU 摆脱了繁忙的 I/O 操作。在配置通道的计算机系统中，不 仅能实现 CPU 与通道的并行操作， 而是通道与通道、 各通道的外设之间均能 实现并行操作，因而有效地提高了整个系统的使用效率。 3．设备分配策略与哪些因素有关？ 答：设备分配策略与下列因素有关： （1）I/O 设备的固有属性，对于独占设 备，共享设备、虚拟设备等具有不同属性的设备，通常采用相应的分配算 法。 （2）设备分配算法，常见的有先来先服务算法、优先级高者优先算法 （3）设备分配的安全性，即避免死锁的产生。 （4）设备独立性，设备独立 性指应用程序独立于具体使用的物理设备。 4．什么虚拟设备？简述共享打印机的工作原理。 答：虚拟设备是通过某种技术将一台独占设备改造为可以供多个用户共享 的共享设备。共享打印机的工作流程如下：当用户进程请求打印输出时， Spooling 系统同意为他打印输出，但并不真正把打印机分配给该用户进程， 而只为它做两件事：①由输出进程在输出井中为之申请—空闲盘块区，并 将要打印的数据送人其中；②输出进程再为用户进程申请一张空白的用户 请求打印表，并将用户的打印要求填入其中，再将该表挂到请求打印队列 上。如果还有进程要求打印输出，系统仍可接受该请求，也同样为该进程 做上述两件事。如果打印机空闲，输出进程将从请求打印队列的队首取出 —张请求打印表，根据表中的要求将要打印的数据从输出井传送到内存缓 冲区，再由打印机进行打印。打印完毕，输出进程再查看请求打印队列中 是否还有等待要打印的请求表。若有，再取出一张表，并根据其中的要求
三、问答题 1．简述独占设备的一般分配过程 答：对于具有通道的系统，在进程提出 I/O 请求后，系统的设备分配程序可 按下述步骤进行设备分配：①分配设备。首先根据物理设备名、查找系统 设备表 SDT，从中找出该设备的 DCT，根据表中的设备状态字段，可知该设 备是否正忙。若忙，便将请求 I/O 的进程的 PCB 挂在设备队列上；否则，便 按照—定的算法来计算本次设备分配的安全性，如果不会导致系统进入不 安全状态， 便将设备分配给请求进程； 否则， 仍将其 PCB 插入设备等待队列。 ②分配控制器。在系统把设备分配给请求 I/O 的进程后，再到其 DCT 中找出 与该设备连接的控制器的控制器表（COCT） ，从表内的状态字段中可知该控 制器是否忙碌。若忙，便将请求 I/O 的进程的 PCB 挂在该控制器的等待队列 上；否则，将该控制器分配给进程。③分配通道。在该 COCT 中又可找到与 该控制器连接的通道的通道表（CHCT） ，再根据 CHCT 内的状态信息可知该通 道是否忙碌，若忙，便将请求 I/O 的进程挂在该通道的等待队列上；否则， 将该通道分配给进程。只有在设备、控制器和通道三者都分配成功时，这 次的设备分配才算成功；然后、便可启动该 I/O 设备进行数据传送。 2．I/O 控制方式有几种？各有什么特点？ 答：I/O 控制方式的发展经历了四个阶段：程序查询方式，I/O 中断方式，DMA 方式和 I/O 通道方式。 ⑴程序查询方式在早期计算机或现代一些简单的微型 计算机系统中， 采用程序查询 I/O 方式。 程序查询是一种用程序直接控制 I/O 操作的方式。CPU 与外设的活动本质上是异步的，为了实现 CPU 与外设间的
式 、DMA 方式
和 I/O 通道方式 。
2．从资源分配角度出发，I/O 设备可以分为独占设备、共享设备和虚拟设备 三种类型。 3．按设备所属关系分类，可分为系统设备和用户设备两类。 4．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 通道程序。 5．通道是一个独立于 CPU 的专管输入/输出的处理机的处理机，它控制外设 与内存之间的信息交换。 6．虚拟设备是通过虚拟技术把独占设备变成能为若干用户共享的设备。 7．打印机是独占设备，磁盘是共享设备。 8．根据信息交换方式，通道可分成 3 种类型，分别是字节多路通道、数组 选择通道和数组多路通道。 9．设备驱动程序是 I/O 进程和设备控制器之间的一个通信程序。 10．设备独立性的含义是应用程序独立于具体使用的物理设备。 11、为了防止进程对系统资源的无序竞争，所有设备必须由系统统一分配。 12．在实现了设备独立性的系统中，I/O 进程申请设备是以逻辑设备名来申 请的。 13．设备分配算法有先来先服务和优先权高者优先两种。 14．现代计算机 I/O 系统的结构，由通道、设备控制器和设备三级组成。 15．SPOOLING 系统由输入井输出井、输入缓冲区输出缓冲区和输入进程输出 进程三部分组成。
练习题及参考答案 一、单项选择题 1． （A ）是操作系统中采用的以空间换时间的技术。 A、缓冲技术 储技术 2．通道又称 I/O 处理机，它用于实现（A ）之间的信息传输。 A、主存与外设 存 3．对于磁盘来书，输入输出操作的信息传送单位为（D ） 。 A、字节 B、字 C、文件 D、块 B、CPU 与外设 C、主存与外存 D、CPU 与外 B、并行技术 C、通道技术 D、虚拟存
放宽对中断响应时间的限制。③提高 CPU 和 I/O 设备的并行性。 【例 8】.用于设备分配的数据结构有哪些？它们之间的关系是什么？ 答：用于设备分配的数据结构有：设备控制表 DCT、系统设备表 SDT、 控 制器表 COCT 和通道控制表 CHCT。SDT 整个系统一张，每个设备有一张 DCT， 每个控制器有一张 COCT，每个通道有一张 CHCT。SDT 中有一个 DCT 指针，DCT 中有一个 COCT 指针，COCT 中有一个 CHCT 指针。