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第五章 设备管理习题 1. 简略叙述I/O操作的演变过程：查询方式→中断方式→通道方式，并分析对于多道程序设计所带来的影响。 答：I/O操作最早为查询方式，将待传输的数据放入I/O寄存器并启动设备，然后反复测试设备状态寄存器直至完成。采用这种方式，处理机与设备之间是完全串行的。伴随设备中断处理机的能力，产生了中断I/O方式。CPU在启动设备后，可从事其它计算工作，设备与CPU并行，当设备I/O操作完成时，向CPU发送中断信号，处理机转去进行相应处理，然后可能再次启动设备传输。中断使多道程序设计成为可能：一方面中断使操作系统能够获得处理机控制权，另一方面通过I/O中断可以实现进程状态的转换。中断使处理机与设备之间的并行成为可能，但I/O操作通常以字节为单位，当设备很多时对处理机打扰很多，为此人们设计了专门处理I/O传输的处理机—通道。通道具有自己的指令系统，可以编写通道程序，一个通道程序可以控制完成许多I/O传输，只在通道程序结束时，才向处理机发生一次中断。 ? 2. 通道与DMA之间有何共同点？有何差别？ 答：通道与DMA都属于多数据I/O方式，二者差别在于：通道控制器具有自己的指令系统，一个通道程序可以控制完成任意复杂的I/O传输，而DMA并没有指令系统，一次只能完成一个数据块传输。 ? 3、假定一磁盘有200个柱面，编号为0～199，当前存取臂的位置在143号柱面上，并刚刚完成125号柱面的服务请求，如果请求队列的先后顺序是：86，147，91，177，94，150，102，175，130试问：为完成上述请求，下列算法存取臂移动的总量是多少？并写出存取臂移动的顺序。(1) FCFS;(2) SSTF;(3) SCAN;(1)565 即145→86→147→91→177→94→150→102→175→130(2)162 即143→147→150→130→102→94→91→86→175→177169 即 (3)43→147→150→175→177→130→102→94→91→86 4. 独占型设备利用率低的原因何在? 虚拟技术为何能提高独占型设备的利用率? 输入型和输出型虚拟设备各是如何实现的? 答：用户直接使用独占型设备的方式是在申请命令与释放命令之间进程将一直占用所申请到的独占型设备，这种设备使用方式有如下两个主要缺点：(1)由于独占型设备速度较慢，进程在执行使用命令时需要花费较长时间等待I/O传输完成，因而影响进程推进速度；(2)由于在各个使用命令之间可能夹杂着与该设备无关的操作(如计算、操作其它设备等)，进程在占有该设备的期间内不一定一直使用该设备，因而降低了设备的利用率。为克服上述缺点，引入了虚拟设备。利用共享型设备实现的数量较多、速度较快的独占型设备称为虚拟设备。其基本思想是在独占型设备与内存进程之间加入一个共享型设备作为过渡，因为共享型设备速度很快，所以进程I/O传输所需等待时间较短，提高了进程推进速度。另外由于信息在独占型设备与共享型设备之间的传输是连续进行的，即独占型设备被占用期间一直被使用，因而提高了设备资源的利用率。 (1）输入型虚拟设备实现 对于输入型虚拟设备来说，信息的流向是由独占型设备到共享型设备，再由共享型设备到进程空间。假定用于输入的独占型设备为读卡机，用于实现虚拟设备的共享型设备是磁盘。 对于进程所发出的申请命令、使用命令及释放命令，系统所需完成的工作如下： 申请：分配一台虚拟设备(盘区)，分配一台实设备(读卡机)，将信息由实设备(读卡机)连续地传输到虚拟设备(盘区)，释放实设备(读卡机)。 使用：将信息由虚拟设备(盘区)传输到进程空间。 释放：收回虚拟设备(盘区)。 (2）输出型虚拟设备实现 对于输出型虚拟设备来说，信息的流向是由进程空间到共享型设备，再由共享型设备到独占型设备. 假定用于输出的独占型设备为打印机，用于实现虚拟设备的共享型设备是磁盘. 对于进程所发出的申请命令、使用命令及释放命令，系统所需完成的工作如下： 申请：分配一台虚拟设备(盘区)。 使用：将信息由进程空间传输到虚拟设备(盘区)。 释放：分配一台实设备(打印机)，信息全部由虚拟设备传输到实设备(打印机)，收回实设备(打印机)，收回虚拟设备(盘区域)。 ? 5.在下述三种类型通道中，哪种类型支持通道程序的并发执行? (1) 字节多路通道 (2) 数据选择通道 (3) 数组多路通道 答：(1) 字节多路通道(byte multiplexor channel)：通道中含有许多非分配型子通道，每个子通道所连接的I/O设备以字节为单位，分时间地与通道交换数据，主要用于连接低速I/O设备，通道程序可以并发执行。 (2) 数组选择通道(block selector channel)：其所连的I/O设备是以块为单位