五、输入输出（I/O）管理
（一）I/O管理概述
1. I/O控制方式 2. I/O软件层次结构 （二）I/O核心子系统
1. I/O调度概念 2. 高速缓存与缓冲区 3. 设备分配与回收
4. 假脱机技术（SPOOLing）
Ⅴ. 题型示例
一、单项选择题：第1～40小题，每小题2分，共80分。下列每题给出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的。
操作系统
1. 下列选项中，不可能在用户态发生的事件是
A. 系统调用 B. 外部中断 A. 程序计数器
C. 进程切换
D. 缺页
2. 中断处理和子程序调用都需要压栈以保护现场，中断处理一定会保存而子程序调用不需要保存其内容的是
B. 程序状态字寄存器 D. 通用地址寄存器
C. 通用数据寄存器
//加1操作
load R1,x //取x进到寄存器R1中 inc R1
store x, R1 //将R1的内容存入x
//减1操作 load R2,x dec R2 store x, R2
3. 有两个并发执行的进程P1和P2，共享初值为1的变量x。P1对x加1，P2对x减1。加1和减1操作的指令序列分别如下所示。
两个操作完成后，x的值 A. 不可能是-1或3 C. 可能为0、1或2
A. 0、1
B. 只能为0
D. 可能为-1、0、1或2
D. 2、0
4. 设与某资源关联的信号量初值为3，当前值为1。若M表示该资源的可用个数，N表示等待该资源的进程数，则M、N分别是
B. 1、0
C. 1、2
5. 在支持多线程的系统中，进程P创建的若干个线程不能共享的是
A. 进程P的代码段
B. 进程P中打开的文件 D. 进程P中某线程的栈指针 B. 高响应比优先 D. 非抢占式短任务优先
C. 进程P的全局变量 A. 先来先服务 C. 时间片轮转
6. 下列选项中，满足短任务优先且不会发生饥饿现象的调度算法是（ ）
7. 若某单处理器多进程系统中有多个就绪态进程，则下列关于处理机调度的叙述中，错误的是
A. 在进程结束时能进行处理机调度 B. 创建新进程后能进行处理机调度
C. 在进程处于临界区时不能进行处理机调度 D. 在系统调用完成并返回用户态时能进行处理机调度
8. 在虚拟内存管理中，地址变换机构将逻辑地址变换为物理地址，形成该逻辑地址的阶段是
A. 编辑
B. 编译
C. 链接
D. 装载
页目录号 页号 页内偏移量 9. 某计算机采用二级页表的分页存储管理方式，按字节编址，页大小为210字节，页表项大小为2字节，逻辑地址结构为： 逻辑地址空间大小为216页，则表示整个逻辑地址空间的页目录表中包含表项的个数至少是 A. 64 B. 128 C. 256 10. 在缺页处理过程中，操作系统执行的操作可能是
Ⅰ. 修改页表
Ⅱ. 磁盘I/O
Ⅲ. 分配页框
D. 512
A. 仅Ⅰ、Ⅱ C. 仅Ⅲ
B. 仅Ⅱ D. Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ
Ⅱ. 增加磁盘交换区的容量
D. 仅Ⅰ、Ⅱ
11. 当系统发生抖动（thrashing）时，可以采取的有效措施是
Ⅰ. 撤销部分进程 A. 仅Ⅰ
Ⅲ. 提高用户进程的优先级
B. 仅Ⅱ
C. 仅Ⅲ
二、综合应用题：第41 ～ 47小题，共70分。
1．假设计算机系统采用CSCAN（循环扫描）磁盘调度策略，使用2KB的内存空间记录16,384个磁盘块的空闲状态。 （1）请说明在上述条件下如何进行磁盘块空闲状态的管理。
（2）设某单面磁盘旋转速度为每分钟6,000转，每个磁道有100个扇区，相邻磁道间的平均移动时间为1 ms。若在某时刻，磁头位于100号磁道处，
并沿着磁道号增大的方向移动（如下图所示），磁道号请求队列为50、90、30、120，对请求队列中的每个磁道需要读取1个随机分布的扇区，则读完这4个扇区总共需要多少时间？要求给出计算过程。 （3）如果将磁盘替换为随机访问的Flash半导体存储器（如U盘，SSD等），是否有比CSCAN更高效的磁盘调度策略？若有，给出磁盘调度策略的名称并说明理由；若无，说明理由。 2．请求分页管理系统中，假设某进程的页表内容如下表所示： 页号 页框（Page Frame）号 有效位（存在位） 0 1 2 3 101H － 254H － 1 0 1 0 磁盘地址 33AH 326H 776H 120H 页面大小为4 KB，一次内存的访问时间是100 ns，一次快表（TLB）的访问时间是10 ns，换入一个页面的平均时间为108 ns（已含更新TLB和页表的时间）。进程的驻留集大小固定为2，采用最近最少使用置换算法（LRU）和局部淘汰策略（假设TLB初始为空，地址转换时先访问TLB，再访问页表；有效位为0表示页面不在内存）。
（1）依次访问上述三个虚地址：2362H、1565H、25A5H，各需多少访问时间？给出计算过程。
（2）基于上述访问序列，计算1565H的物理地址，并说明理由。
2015
15．假定主存地址为32 位，按字节编址，主存和Cache 之间采用直接映射方式，主存块大 小为4 个字，每字32 位，采用回写（Write Back）方式，则能存放4K 字数据的Cache 的总 容量的位数至少是（）
A．146k B．147K C．148K D．158K 【参考答案】B
【考查知识点】Cache 和主存的映射方式。直接映射方式地址映象规则： 主存储器中一块 只能映象到Cache 的一个特定的块中。(1) 主存与缓存分成相同大小的数据块。(2) 主存容 量应是缓存容量的整数倍，将主存空间按缓存的容量分成区，主存中每一区的块数与缓存的 总块数相等。(3) 主存中某区的一块存入缓存时只能存入缓存中块号相同的位置。
16．假定编译器将赋值语句“x=x+3;”转换为指令”add xaddt, 3”，其中xaddt 是x 对 应的存储单元地址，若执行该指令的计算机采用页式虚拟存储管理方式，并配有相应的TLB， 且Cache 使用直写（Write Through）方式，则完成该指令功能需要访问主存的次数至少是 （）
A．0 B．1 C．2 D．3 【参考答案】C
【考查知识点】考察了页式虚拟存储器及TLB 快表。
20．若磁盘转速为7200 转/分，平均寻道时间为8ms,每个磁道包含1000 个扇区，则访问一 个扇区的平均存取时间大约是( )
A．8.1ms B．12.2ms C．16.3ms D．20.5ms 【参考答案】B
【考查知识点】磁盘访问时间计算。