最新整理吉林大学计算机系统结构题库第六章.docx
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最新整理吉林大学计算机系统结构题库第六章
（完整）吉林大学计算机系统结构题库第六章
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第六章输入输出系统
知识点汇总
系统响应时间、存储外设可靠性能参数（可靠性/可用性/可信性）、RAID、CPU与外设进行输入/输出方式（程序查询、中断、DMA、通道）、分离事务总线、同步总线、异步总线、通道处理机功能、通道处理工作过程、字节多路通道、选择通道、数组多路通道、通道流量（最大流量、实际流量）
简答题
1.反映存储外设可靠性能的参数有哪些?
（知识点:
存储外设可靠性能参数）
答：
（1）可靠性：
系统从初始状态开始一直提供服务的能力.
（2）可用性:
系统正常工作时间在连续两次正常服务间隔时间中所占的比率.
（3）可信性：
服务的质量，即在多大程度上可以合理地认为服务是可靠的。
2.简述同步总线和异步总线的优缺点。
（知识点:
同步总线、异步总线）
答：
（1）同步总线。
同步总线上所有设备通过统一的总线系统时钟进行同步。
同步总线成本低，因为它不需要设备之间互相确定时序的逻辑。
但是同步总线也有缺点，总线操作必须以相同的速度运行.
（2）异步总线.异步总线上的设备之间没有统一的系统时钟，设备自己内部定时。
设备之间的信息传送用总线发送器和接收器控制。
异步总线容易适应更广泛的设备类型，扩充总线时不用担心时钟时序和时钟同步问题。
但在传输时，异步总线需要额外的同步开销.
3.简述通道完成一次数据传输的主要过程。
（知识点：
通道处理工作过程）
答：
（1）在用户程序中使用访管指令进入管理程序，由CPU通过管理程序组织一个通道程序，并启动通道.
（2）通道处理机执行CPU为它组织的通道程序,完成指定的数据I/O工作。
（3）通道程序结束后向CPU发中断请求.CPU响应这个中断请求后，第二次进入操作系统，调用管理程序对I/O中断请求进行处理。
4.简述三种通道传输方式及其传输过程。
（知识点：
字节多路通道、选择通道、数组多路通道）
答：
（1）字节多路通道:
通道每连接一个外围设备，只传送一个字节，然后又与另一台设备连接，并传送一个字节。
（2）数组多路通道:
通道每连接一台外围设备，传送一个数据块，传送完成后，又与另一台高速设备连接，再传送一个数据块。
（3）选择通道：
通道每连接一个外围设备，就把这个设备的多有待传字节全部传送完成，然后再与另一台设备相连接。
5.简述通道的主要功能（答出5项即可）（知识点：
通道处理机功能）
答：
（1）选择连接设备。
（2）执行通道程序。
（3）给出外围设备的操作地址.（4）给出主存缓冲区的首地址.（5）传送计数。
（6）传送后处理。
（7）设备监测.（8）格式变换。
选择题
1.通道完成一次数据传输过程要中断几次CPU？
（D）（知识点：
通道处理机工作过程）
A．1次；B．0次；C．3次；D．2次；
2.通道完成一次数据传输过程要几次CPU管态？
（C）（知识点：
通道处理机工作过程）
A．0次；B．1次；C．2次；D．3次;
3.当计算机系统通过执行通道程序完成输入输出工作，执行通道程序的是（B）。
（知识点：
通道处理工作过程）
A．CPU
B．通道
C．CPU和通道
D．指定的外设
4.磁盘存储器适合于连接到（C）。
（知识点：
字节多路通道、选择通道、数组多路通道）
A．字节多路通道或者选择通道
B．字节多路通道或数组多路通道
C．选择通道或数组多路通道
D．任意一种通道
计算题
1.某计算机系统包含两个选择通道和一个字节多路通道，每个选择通道上连接2台磁盘机和2台磁带机，字节多路通道上连接2台行式打印机和10个终端，假定各设备的传输率如下：
磁盘机：
600KB/S
磁带机：
100KB/S
行式打印机：
10KB/S
终端：
1KB/S
试计算该系统的最大I/O传输率?
（知识点:
通道处理机、字节多路通道、选择通道、数组多路通道）
答：
VI10=VI10SELECT＋VI10MULTI=2×600＋2×10＋10×1=1230KB/s
即计算机系统的最大I/O传输率为1230KB/s
2.一个字节多路通道连接6台设备，它们的数据传输率如下表所示，求：
设备名称
D1
D2
D3
D4
D5
D6
数据传输速率（B/ms）
50
50
40
25
25
10
（1）各设备相应两次请求传送字节的间隔时间是多少?
（2）当所有设备要同时传送数据时，计算该通道的实际工作流量。
（3）若通道的最大流量等于实际工作流量，求通道的工作周期Ts+TD。
（4）若把6台设备挂接在数组多路通道上，且（3）中的Ts=4TD,求此数组多路通道的极限流量，设定长块为512B.
（知识点：
通道处理机、字节多路通道、选择通道、数组多路通道）
答：
（1）六台设备中两次请求的间隔时间依次分别为:
20μs、20μs、25μs、40μs、40μs、100μs
（2）通道实际流量为
（3）由于通道的最大流量等于实际工作流量，即有
可得，通道的工作周期Ts+TD=5μs。
（4）因为Ts=4TD，所以TS=4μs,TD=1μs
3.设某个字节多路通道的设备选择时间Ts为9。
8μs，传送一个字节的数据所需的时间TD为0。
2μs。
若某种低速外设每隔500μs发出一次传送请求，请问：
（1）该通道最多可连接多少台这种外设?
另有一通道，数据传送期间，选择一次设备为1μs，传送一个字节也需要1μs。
现采用数组多路通道，定长快为512B，要挂接的各设备要求传送信息的工作速率如下表，求:
（2）数组多路通道工作的极限流量是多少？
（3）哪些设备可挂接此数组多路通道上？
为什么？
设备号
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D8
工作速率（kB/s）
1000
480
200
150
100
80
28
20
（知识点：
通道处理机、字节多路通道、选择通道、数组多路通道）
答：
（1）字节多路通道的最大流量为：
字节多路通道的实际流量为：
其中，p为通道连接的外设台数，fi为外设i的数据传输速率。
因为连接的是同样的外设,所以f1=f2=…=fp=f，故有fbyte=pf。
通道流量匹配的要求有:
fmax—byte≥fbyte
即有：
;可得：
已知Ts=9。
8μs，TD=0.2μs，1/f=500μs，可求出通道最多可连接的设备台数为：
（2）
（3）可挂2～8号设备,1号设备不能挂。
因为它不满足基本工作条件
4.一个字节多路通道连接有6台设备,它们的数据传输率如下表所示.
设备名称
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
数据传输速率（B/ms）
50
40
30
25
25
20
10
（1）计算该通道的实际工作流量。
（2）若通道的最大流量等于实际工作流量,求通道的工作周期Ts+TD。
（知识点：
通道处理机、字节多路通道、选择通道、数组多路通道）
答:
（1）通道实际流量为
（2）由于通道的最大流量等于实际工作流量,即有
可得，通道的工作周期Ts+TD=5μs.
5.设某个字节多路通道的设备选择时间Ts为9。
8μs，传送一个字节的数据所需的时间TD为0.2μs。
若某种低速外设每隔500μs发出一次传送请求，请问:
（1）该通道最多可连接多少台这种外设？
对如下A—F6种高速设备，一次传送的字节数不少于1024个字节，其中A—F设备每发一个字节数据传送请求的时间间隔如下表，求:
（2）数组多路通道工作的极限流量是多少？
（3）哪些设备可挂接此数组多路通道上？
为什么?
A—F设备每发一个字节数据传送请求的时间间隔（μs）
设备号
A
B
C
D
E
F
发请求间隔
0.2
0。
25
0。
5
0.19
0。
4
0。
21
（知识点：
通道处理机、字节多路通道、选择通道、数组多路通道）
解：
（1）字节多路通道的最大流量为:
字节多路通道的实际流量为：
其中，p为通道连接的外设台数，fi为外设i的数据传输速率.因为连接的是同样的外设,所以f1=f2=…=fp=f，故有fbyte=pf。
通道流量匹配的要求有：
fmax-byte≥fbyte
即有：
；可得：
已知Ts=9.8μs，TD=0。
2μs，1/f=500μs，可求出通道最多可连接的设备台数为：
（2）A—F应挂接在选择通道上，选择通道的极限流量为
（3）可挂B、C、E、F号设备，因为它满足基本工作条件
6.有8台外设的数据传输率如表所示，设计一种通道，Ts=2us，Td=2us。
（1）如果按字节多路通道设计,通道的最大流量是多少？
若希望从8台外设中至少选择4台外设同时连接到该通道上，而且尽量多连接传输速率高的外设,那么，应选择哪些外设连接到该通道上？
（2）如果按数组多路通道设计，且通道一次传送定长数据块的大小k＝512B，该通道的最大流量是多少？
从8台外设中能选择哪些外设连接到该通道上？
设备号
1
2
3
4
5
6
7
8
数据传输速率（KB/s）
500
240
100
75
50
40
14
10
（知识点：
通道处理机、字节多路通道、选择通道、数组多路通道）
解：
（1）fmaxbete=1/（Ts+Td）=250KB/s
根据fmaxbete
所以应选择3,4，5，7，8同时链接到通道上,因为
=100+75+50+14+10=249KB/s<250KB/s
（2）fmaxblock=k/（Ts+kTd）=512/（2+512×2）=499KB/s
根据fmaxblock
因此，除外设1外，其他外设都可以同时连接通道上。
7.设某通道设备的选择时间TS为1μs,传送一个字节所需要的时间TD为1μs，现有7台外设的数据传输率分别如下所示:
设备名称
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
数据传输速率/KB/s
1000
320
50
55
120
150
1024
问：
（1）假设为数组多路通道，一次传送定长数据块的大小k为512字节.该通道的最大流量是多少?
所给出的哪些外设可以连接到该通道上正常工作。
（5分）
（2）假设为字节多路通道，则该通道的最大流量是多少？
选择那些设备连接到该通道上，可以使通道的实际流量最接近最大流量？
（5分）
（知识点:
通道处理机、字节多路通道、选择通道、数组多路通道）
答：
（1）数组多路通道
由于数组多路通道，因此通道的实际流量为设备流量，且须小于通道最大流量.因此D2,D3,D4，D5，D6可以挂在通道上。
（2）字节多路通道
字节多路通道实际流量为设备流量之和:
320+120+55=495,因此，将D2，D4和D5连接到通道上。
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