习题
4．利用通道实现了（ 1 ）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（ 3 ）。
（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（1 ）。
（A）120μs （B）110μs （C）150μs （D）70μs
7．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（ 3 ）。
（A）0.8ms，0.8ms （B）8ms，1ms （C）0.8ms，0.1ms （D）0.1ms，0.1ms
8．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（ 2 ）。
（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（ 3 ）。
（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（ 3 ）。 （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、选择所有正确的答案
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
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第6章 设备管理
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 都错
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。
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习题解答
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？
6.3 习题解答
一、1．D 2．D 10．C 二、1．（ABD） 5．（BC）
3．B 4．C 5．C 6．A 7．C 8．B 9．C
2．（ADE）
6．（C） 3．（ACD）
7．（D） 4．（BCD）
8．（ABC）
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第6章 设备管理
9．（BCD） 10．（D） 三、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、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。
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习题解答
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。
③ DMA（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。此两项操作并行进行且互不干扰，并与数据从缓冲区传送到用户区的操作串行进行，因此处理一块数据的时间大约为max(C,T)+M。
6．答：该方式又称缓冲对换方式。写入者花费时间T将数据写满一个缓冲区后再写另一个缓冲区；读出者花费时间M将一个缓冲区数据送到用户区后再传送另一个缓冲区数据，运算者读出用户区进行处理。由于将数据从缓冲区传送到用户区操作必须与读用户区数据进行处理串行进行，而且它们又可以与从外存传送数据填满缓冲区的操作并行。因此耗时大约为max(C+M,T)。考虑到M是内存中数据块的“搬家”耗时，非常短暂可以省略，因此近似地认为是：max(C,T)。
7．答：一般情况下，需要将多缓冲区形成一个环。环上设置两个指针：Nexti和Nextg。前者指出数据的存入位置，后者指出数据的提取位置。下图是由6个缓冲区组
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