第五章 设备管理.docx

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第五章设备管理

例题精讲自：

1、典型的高速设备有（）。

A、磁带机、磁盘机、光盘机B、磁带机、磁盘机、键盘

C、式打印机、激光打印机、鼠标

D、键盘、鼠标、语音输入输出设备

2、下面的四个选项中，不属于设备管理的功能的是（）。

A、实现外围设备的启动B、实现对磁盘的驱动调度

C、存储空间的分配与回收D、处理外围设备的中断事件

3、（）是CPU与I/O设备之间的接口，它接收从CPU发来的命令，并去控制I/O设备工作，使处理器从繁杂的设备控制事务中解脱出来。

A、中断装置B、通道C、逻辑D、设备控制器

4、设备与CPU之间数据传送控制方式有四种，下面的四个选项中不属于这四种的是（）。

A、程序直接控制方式B、设备控制方式

C、直接内存访问（DMA）方式D、通道控制方式

5、根据使用方式，可将缓冲区设置成（）。

A、专用缓冲区和特殊缓冲区B、单缓冲区和多缓冲区

C、专用缓冲区和通用缓冲区D、多缓冲区和缓冲池

6、（）的基本含义是指应用程序独立于具体使用的物理设备。

A、设备独立性B、逻辑设备表

C、物理设备表D、设备共享性

7、下面关于独立设备和共享设备的说法中不正确的是（）。

A、打印机、扫描仪等属于独占设备

B、对独占设备往往采用静态分配方式

C、共享设备中的“同时使用”的含义指一个作业尚未撤离，另一作业即可使用，但每一时刻仍只有一个作业启动磁盘，允许它们交替启动

D、对共享设备往往采用静态分配方式

8、通道，按其传送数据的情况，分为三种类型：

（）

A、字节多路通道、字多路通道、数组多路通道

B、字多路通道、选择通道、数组多路通道

C、字节多路通道、字多路通道、选择通道

D、字节多路通道、选择通道、数组多路通道

9、通道程序是由一系列的（）构成的。

A、函数B、通道命令C、子程序D、过程

10、下面四个选项中不属于SPOOLing系统的特点的是（）。

A、提高了内存的利用率B、提高了I/O操作的速度

C、将独占设备改造为共享设备D、实现了虚拟设备功能

填空题

1、逻辑设备是（）属性的表示，它并不指某个具体的设备，而是对应于一批设备。

2、操作系统对设备管理的功能包括对（）以及对系统与设备之间的缓冲协调。

3、计算机系统中所配备的设备多种多样，按其输入输出特征可分为两类：

（）和（）。

4、通道是一种硬件设施，它是一种专用的、有很强的（）的部件。

5、在现代操作系统中，几乎所有的I/O设备与处理器（内存）交换数据时，都使用了（）。

判断题

1、文件系统的主要功能是“按名存取”，所以从磁盘读数据的工作由文件系统完成。

（）

2、通常，一个中央处理器可以连接多个通道，一个通道可以连接多个设备控制器，一个设备控制器可连接多台外围设备。

（）

简答题

1、为什么说有了通道技术和中断技术才真正做到了中央处理器和外部设备的并行操作？

参考答案：

通道是负责外围设备与主存储器之间进行数据交换，能单独完成输入输出操作的装置。

有了通道，主存和外围设备之间的数据交换就不要处理器负责了，处理器有可能去干其它的事情。

如果没有中断技术，中央处理器就要不断地去查询通道以及设备执行的情况，这样一来，中央处理器把大量的时间花在查询状态上，并不能很好地为其它进程服务。

有了中断技术后，中央处理器可以完全不管通道和设备的执行，因为如果有特殊情况（异常或正常结束），通道就会发I/O中断，通知中央处理器来处理。

所以，通道技术与中断技术的出现，使得主存储器可以直接和外设之间交换数据。

整个交换过程中，如果没有特殊情况，处理器完全可以并行地去干其它事情，大大提高了处理器的工作效率。

2、为什么要引入SPOOLing系统？

SPOOLing系统能带来哪些好处？

参考答案：

所有字符设备都是独占设备，也是慢速设备，本质上属于顺序存取设备，并且在数据交换完成之前，其它进程不能同时访问这台设备。

当一个进程正在使用这类设备进行一次大量的数据交换时，其它需要同时访问该设备的进程就要等待较长的时间，从而降低了整个系统的并发能力。

SPOOLing系统正是针对这一问题引入的一种设备管理技术，它的意思是外部设备联机并行操作，其核心思想是利用一台可共享的、高速大容量的块设备（磁盘）来模拟独占设备的操作，使一台独占设备变为多台可并行使用的虚拟设备，即把独占设备变成逻辑上的共享设备。

SPOOLing系统带来以下好处。

（1）字符设备和各虚拟设备之间的数据交换由SPOOLing进程统一调度实施，这种数据交换以并行方式进行，系统呈现出高度的并行性。

（2）用户使用的是虚拟设备，可以减少用户进程的等待时间。

自测题

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（）。

A、存储设备B、系统设备C、虚拟设备D、用户设备

2、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（）。

A、虚拟技术B、通道技术C、并行技术D、缓冲技术

3、关于设备管理和文件管理这二者的关系，下面说法中正确的是（）。

A、设备管理是文件系统的基础，文件管理是设备管理的一部分

B、文件系统为用户提供按名存取服务，实现从逻辑文件到物理文件的转换

C、文件管理和设备管理是操作系统的两个完全独立的功能，二者不存在任何关系

D、设备管理与文件系统密切相关，文件系统是设备管理的基础，设备管理必须依赖文件管理才能最终完成相应的功能

4、在下面的四个选项中，不属于设备管理的功能是（）。

A、实现虚拟设备B、实现外围设备的分配与回收

C、实现按名存取D、实现外围设备的启动

5、打印机是（）。

A、独占设备B、独占设备

C、有时是独占设备，有时是独占设备D、常用的字符输出设备

6、对输入输出设备，输入输出操作的信息传输单位为（）；对存储型设备，输入输出操作的信息是以（）为单位传输的。

A、字节，字B、字符，字C、位，块D、字符，块

7、下面关于计算机外围设备的说法中错误的是（）。

A、输入输出型设备负责主存与外围设备间的信息传递，信息传输单位是字符

B、存储类型设备一般属于共享设备，而输入输出型设备则属于独占设备

C、计算机外围设备可以分为存储设备和输入输出型设备

D、存储型设备可以作为主存的扩充，信息传输以块为单位

8、设备的独立性是指（）。

A、能独立实现设备共享的一种特性

B、用户程序使用的设备与实际使用哪台设备无关的一种特性

C、设备具有独立执行I/O功能的一种特性

D、设备驱动程序独立于具体使用的物理设备的一种特性

9、虚拟设备是（）。

A、把独占设备模拟为共享设备

B、允许用户程序不必全部装入主存便可使用系统中的设备

C、允许用户以标准化方式来使用物理设备

D、允许用户使用比系统中具有的物理设备更多的设备

简答题

1、什么是逻辑设备，什么是物理设备？

如何实现从逻辑设备到物理设备的变换？

这样做有什么好处？

参考答案：

为使应用程序独立于具体使用的物理设备，引入逻辑设备和物理设备两个概念。

在应用程序中，用来请求I/O服务而使用的是逻辑设备；系统在实际执行时使用的是物理设备。

系统为了实现从逻辑设备到物理设备的映射，设置了一张逻辑设备表。

每个表目包括逻辑设备名、物理设备名、设备驱动程序入口。

这样做实现了设备独立性，带来两个好处：

使设备分配时具有灵活性和易于实现I/O重定向。

2、于设备分配的数据结构有哪些？

它们之间的关系是什么？

参考答案：

在进行设备分配时所需要的数据结构有：

设备控制表DCT——系统为每个设备配置一张设备控制表，用于记录本设备的情况，如设备类型、设备标识号、设备状态、设备队列、控制器控制表。

控制器控制表COCT——系统为每个控制器配置一张用于记录本控制器情况的控制器控制表。

系统设备表SDT——记录系统中全部设备的情况，每个设备占一个表目，包括设备类型、设备标识符、设备控制表、设备驱动程序入口等。

在配有通道、控制器系统的设备管理中，还要有通道控制表CHCT，用来记录通道的特性、状态及其它管理信息。

系统设备表中有对应设备控制表的指针，设备控制表中有与该设备相连的控制器的控制表的指针，控制器控制表中有与该控制器相连的通道的通道控制表。

也就是说，从系统设备表可以找到该设备的设备控制表，然后找到相连的控制器控制表，最后找到相连的通道的通道控制表。

西选择题

1、磁盘属于A，其信息的存取是以B为单位的；磁盘的I/O控制主要采取C方式；打印机的I/O控制主要采取D方式。

A、1、字符设备；2、独占设备；3、块设备；4、虚拟设备。

B、1、位（bit）2、字节3、帧4、固定长数据块

C、D：

1、程序I/O方式；2、程序中断；3、DMA；4、SPOOLing

2、在程序I/O方式中，对于输出设备，准备就绪是指A。

A：

1、输出缓冲区已空；2、输出缓冲区已有数据；3、输出设备已开始工作；4、输出设备已收到I/O指令。

3、操作系统中采用缓冲技术的目的是为了增强系统的A的能力；为了使多个进程能有效地同时处理输入和输出，最好使用B。

A、1、串行操作；2、并行操作；3、控制操作；4、中断操作。

B、1、缓冲池；2、单缓冲；3、双缓冲；4、循环缓冲；

4、从下面关于设备独立性的论述中选择一条正确的论述。

A、设备独立性是指I/O设备具有独立执行I/O功能的一种特性。

B、设备独立性是指用户程序独立于具体使用的物理设备的一种特性。

C、设备独立性是指能独立实现设备共享的一种特性。

D、设备独立性是指设备驱动程序独立于具体使用的物理设备的一种特性。

5、设备独立性是指A独立于B。

A：

1、设备控制器；2、设备驱动程序；3、用户程序；4、设备独立性软件。

B：

1、主机；2、操作系统；3、设备驱动程序；4、物理设备。

6、为实现设备分配，应为每个设备设置一张A，在系统中配置一张B；为实现设备独立性，系统中应设置一张C。

A、B：

1、设备控制表；2、控制器控制表；3、系统设备表；4、设备分配表。

C：

1、设备开关表；2、I/O请求表；3、逻辑设备表；4、设备分配表。

7、从下面关于虚拟设备的论述中选择一条正确的论述。

A、虚拟设备是指允许用户使用比系统中具有的物理设备更多的设备。

B、虚拟设备是指允许用户以标准方式来使用物理设备。

C、虚拟设备是指把一个物理设备变换成多个对应的逻辑设备。

D、虚拟设备是指允许用户程序不必全部装入内存就可使用系统中的设备。

8、从下列关于驱动程序论述中，选出一条正确的论述。

A、驱动程序与I/O设备的特性紧密相关，因此应为每一个I/O设备配备一个专门的驱动程序。

B、驱动程序与I/O控制方式紧密相关，因此对DMA方式应该以字节为单位去启动设备进行中断处理。

C、由于驱动程序与I/O设备（硬件）紧密相关，故必须全部用汇编语言书写。

D、对于一台多用户机，配置了相同的八个终端，此时可只配置一个由多个终端共享的驱动程序。

提高：

选择题：

1、计算机的物理设备直接与（）相连。

A、外部存储器具B、CPUC、设备控制器

2、磁盘设备属于（）。

A、块设备B、字符设备C、网络设备

3、打印机设备属于（）。

A、块设备B、字符设备C、网络设备

4、数据传输控制方式有（）4种。

A、字符控制方式、块控制方式、字符与块混合方式、网络方式

B、忙等待控制方式、字符控制方式、块控制方式、网络控制方式

C、程序控制方式、中断方式、DMA方式、通道方式

5、由CPU负责启动、有自己的指令系统、其程序存放在内存，并且专门提供输入/输出功能的处理机被称之为（）。

A、外围处理机B、通道C、DMA

6、为了缓解CPU与外设速度上的差异，提高并行操作的程度而专门提供一些用于暂存输入/输出数据的内存区域，通常将这些内存区域称之为（）。

A、缓冲区B、虚拟文件C、虚拟设备

7、I/O控制是指（）。

A、设备启动的方式B、中断处理方式

B、由谁负责或者说由哪个进程负责执行设备管理过程

填空题

1、磁盘、磁带以及光盘属于（），键盘、显示屏等属于字符设备。

2、对设备直接进行I/O控制的软件是由（）负责完成。

3、在CPU的控制之下，专门用于处理I/O的处理机被称为（）。

4、在数据传输控制方式中，把CPU反复询问设备状态的控制方式称之为（）。

5、在缓冲技术中，通常采用不同种类的缓冲区管理方式，比如：

单缓冲区、双缓冲区、多缓冲区以及（）技术。

6、当进程申请设备时，由于设备正忙，无法分配给进程，这个进程转入阻塞状态后便插入到（）队列。

判断题

1、设备管理完成对物理设备的抽象。

（）

2、驱动程序既为操作系统的其他模块提供了使用设备的统一接口，也是具体操作设备编程接口的控制软件。

（）

3、通道也就是DMA。

（）

4、每台设备驱动程序必须要在开发操作系统时，由操作系统设计人员全部开发出来。

（）

5、任何电子设备，只要有程序控制接口，就可作为计算机的外部设备。

（）

6、磁盘设备的信息是按照字符存储的，所以是字符设备。

（）

7、磁盘是随机访问设备，是共享设备。

（）

8、磁带是顺序访问设备，是独享设备。

（）

9、操作系统设备管理所管理的设备包括打印机、终端（屏幕和键盘）、内存、CPU、光驱、硬盘驱动器、软盘驱动器、鼠标。

（）

名称解释

1、通道：

专用于输入/输出的处理机

2、驱动程序：

控制设备的软件

3、中断：

中断处理机的当前工作

4、设备控制表：

记录设备属性的表格

简答题

1、什么是虚拟设备？

为什么在操作系统中引入虚拟设备？

答：

虚拟设备是指通过虚拟技术将一台独占设备变换为若干逻辑设备，供若干个用户进程同时使用，通常把这种经过虚拟技术处理后的设备称为虚拟设备，这些虚拟设备实际上是共享存储设备上的一块区域或文件。

在操作系统设备管理中，引入虚拟设备是为了克服设备独占造成的CPU等待现象、克服设备资源利用率低的缺点，提高设备的利用率和并行性。

分析：

虚拟设备的实现，一是靠外存储区支持，二是通过虚拟技术软件SPOOLING系统，它可以将一台独享设备变换为若干用户共享的设备，使得这些用户就好象同时使用多台设备一样，大大提高了系统效率。

2、伪脱机系统的基本工作原理是什么？

答：

伪脱机技术主要由输入程序模块和输出程序模块组成，系统分别为之创建输入进程和输出进程，它们的优先级高于其他进程。

输入进程负责将信息从输入设备送到盘区的输入井中，然后再从输入井送到用户的缓冲区中；输入进程负责将信息从用户的缓冲区送到盘区的输出井中，然后再从输出井送输出设备上。

分析：

伪脱机技术实际上就是通常提到的SPOOLING技术，主要利用输入和输出进程在内存的缓冲区、外存的输入/出井以及外部设备之间进行数据传输。

SPOOLING技术的应用题例子是处理多用户分时操作系统的多个用户的打印作业，当用户提交打印作业时，首先将这些打印作业送入系统打印队列（即输入/输出井），然后由输出进程依次将它们输出，这样系统在同时管理多个打印机和多个用户作业时，所有用户的打印作业都能正确处理，而不至产生混乱。

3、简述设备分配的过程。

答：

设备分配程序要用到系统设备表（SDT）、设备控制表（DCT）、控制器控制表（COCT）和通道控制表（CHCT）。

设备分配时要考虑到设备的固有属性、分配的算法、防止死锁以及用户程序与实际使用的物理设备无关等特性。

设备分配的过程主要是：

（1）从系统设备表SDT中找到需要的物理设备的设备控制表DCT。

（2）若设备闲，则分配，然后从设备控制表DCT中找到控制器控制表指针所指出的控制器控制表COCT；若忙，则把该进程的PCB插入到等待该设备的队列中去。

（3）若控制器闲，则分配，然后从控制器控制表COCT中找到通道控制表指针所指出的通道控制表CHCT；若忙，则把该进程的PCB插入到等待控制器的队列中去。

（4）根据通道控制表CHCT中的状态信息来判断是否可以启动I/O设备传送信息，若通道空闲则可以启动本次I/O；若忙，则把该进程的PCB插入到等待通道的队列中去。

分析：

由于系统中设备、控制器和通道资源的有限性，不是每一个用户进程都能随时随地得到这些资源。

因此，用户进程必须首先向设备管理程序提出资源申请，然后，由设备分配程序根据相应的分配算法为进程分配资源。

如果申请进程得不到它所申请的资源时，将被放入资源等待队列中等待，直到所需要的资源被释放。

设备分配程序主要是通过以下4个设备管理表来为分配系统设备提供依据的：

（1）系统设备表（SDT）

（2）设备控制表（DCT）

（3）控制器控制表（COCT）

（4）通道控制表（CHCT）