第六章輸入輸出系統
1、通過硬件和軟件的功能擴充，把原來獨占的設備改造成若干用戶共享的設備，這種設備稱為（）。
A、存儲設備
B、系統設備
C、虛擬設備
D、用戶設備
2、CPU輸出數據的速度遠遠高于打印機的打印速度，為解決這一矛盾，可采用（）。
A、并行技術 B.通道技術C、緩沖技術D、虛存技術
3、為了使多個進程能有效的同時處理I/O，最好使用（）結構的緩沖技術。
A、緩沖池
B、單緩沖區
C、雙緩沖區
D、循環緩沖區
4、磁盤屬于①（），信息的存取是以②（）單位進行的，磁盤的I/O控制主要采取③（）方式，打印機的I/O控制主要采取③（）方式。
①A、字符設備 B、獨占設備 C、塊設備D、虛存設備
②A、位(bit) B、字節C、楨D、固定數據塊
③A、循環測試 B、程序中斷 C、DMA D、SPOOLing
5、下面關于設備屬性的論述中正確的為（）。
A、字符設備的一個基本特征是不可尋址的，即能指定輸入時的源地址和輸出時的目標地址
B、共享設備必須是可尋址的和可隨機訪問的設備
C、共享設備是指在同一時刻內，允許多個進程同時訪問的設備
D、在分配共享設備和獨占設備時，都可能引起進程死鎖
6、下面關于虛擬設備的論述中，正確的是（）。
A、虛擬設備是指允許用戶使用比系統中具有的物理設備更多的設備
B、虛擬設備是指把一個物理設備變成多個對應的邏輯設備
C、虛擬設備是指允許用戶以標準化方式來使用物理設備
D、虛擬設備是指允許用戶程序不必全部裝入內存便可使用系統中的設備
7、通道是一種特殊①（），具有②（）能力，它用于實現③（）之間的信息傳輸。
①A、I/O設備B、設備控制器C、處理機D、I/O控制器
②A、執行I/O指令集 B、執行CPU指令集C、傳輸I/O指令D、運行I/O進程
③A、內存與外設B、CPU與外設C、內存與外存D、CPU與外存
8、為實現設備分配，應為每類設備設置一張①（），在系統中配置一張①（），為
實現設備的獨立性，系統中應設置一張②（）。
①A、設備控制表B、控制器控制表C、系統設備表D、設備分配表
②A、設備開關表B、I/O請求表C、系統設備表D、邏輯設備表
9、下面不適合于磁盤調度算法的是（）。
A、FCFS
B、SCAN
C、CSCAN
D、時間片輪轉算法
10、（2009年計算機聯考真題）程序員利用系統調用打開I/O設備時，通常使用的設備標識是（）。
A、邏輯設備名
B、物理設備名
C、主設備號
D、從設備號
11、（2011年計算機聯考真題）用戶程序發出磁盤I/O請求后，系統的正確處理流程是（）。
A、用戶程序→系統調用處理程序→中斷處理程序→設備驅動程序
B、用戶程序→系統調用處理程序→設備驅動程序→中斷處理程序
C、用戶程序→設備驅動程序→系統調用處理程序→中斷處理程序
D、用戶程序→設備驅動程序→中斷處理程序→系統調用處理程序
12、（2013年計算機聯考真題）用戶程序發出磁盤I/O請求后，系統的處理流程是：用戶程序→系統調用處理程序→設備驅動程序→中斷處理程序。其中，計算數據所在磁盤的柱面號、磁頭號、扇區號的程序是（）。
A、用戶程序
B、系統調用處理程序
C、設備驅動程序
D、中斷處理程序
13、（2017年計算機聯考真題）系統將數據從磁盤讀到內存的過程包括以下操作：
①DMA控制器發出中斷請求
②初始化DMA控制器并啟動磁盤
③從磁盤傳輸一塊數據到內存緩沖區
④執行“DMA結束”中斷服務程序
正確的執行順序是（）。
A、③→①→②→④
B、②→③→①→④
C、②→①→③→④
D、①→②→④→③
14、（2011年計算機聯考真題）某文件占10個磁盤塊，現要把該文件磁盤塊逐個讀入主存緩沖區，并送用戶區進行分析，假設一個緩沖區與一個磁盤大小塊大小相同，把一個磁盤塊讀入緩沖區的時間為100us，將緩沖區的數據傳送到用戶區的時間是50us，CPU對一塊
數據進行分析的時間為50us。在單緩沖區和雙緩沖區結構下，讀入并分析完該文件的時間分別是（）。
A、1500us、1000us
B、1550us、1100su
C、1550us、1550us
D、2000us、2000us
15、（2012年計算機聯考真題）下列選項中，不能改善磁盤設備I/O性能的是（）。
A、重排I/O請求次序
B、在一個磁盤上設置多個分區
C、預讀和滯后寫
D、優化文件物理塊的分布
16、（2013年計算機聯考真題）設系統緩沖區和用戶工作區均采用單緩沖，從外設讀入1個數據塊到系統緩沖區的時間為100，從系統緩沖區讀入1個數據塊到用戶工作區的時間為5，對用戶工作區中的1個數據塊進行分析的時間為90（如下圖所示）。進程從外設讀入
并分析2個數據塊的最短時間是（）。
A、200
B、295
C、300
D、390
17、（2015年計算機聯考真題）在系統內存中設置磁盤緩沖區的主要目的是（）。
A、減少磁盤I/O次數
B、減少平均尋道時間
C、提高磁盤數據可靠性
D、實現設備無關性
18、（2016年計算機聯考真題）下列關于SPOOLing技術的敘述中，錯誤的是（）。
A、需要外存的支持
B、需要多道程序設計技術的支持
C、可以讓多個作業共享一臺獨占設備
D、由用戶作業控制設備與輸入/輸出井之間的數據傳送
19、（2009年計算機聯考真題）假設磁頭當前位于第105道，正在向磁道序號增加的方向移動。現有一個磁道訪問請求序列為35，45，12，68，110，180，170，195，采用SCAN 調度（電梯調度）算法得到的磁盤訪問序列是（）。
A、110，170，180，195，68，45，35，12
B、110，68，45，35，12，170，180，195
C、110，170，180，195，12，35，45，68
D、12，35，45，68，110，170，180，195
20、（2015年計算機聯考真題）某硬盤有200個磁道（最外側磁道號為0），磁道訪問請求序列為：130,42,180,15,199，當前磁頭位于第58號磁道并從外側向內側移動。按照SCAN 調度方法處理完上述請求后，磁頭移過的磁道數是（）。
A、208
B、287
C、325
D、382
21、（2017年計算機聯考真題）下列選項中，磁盤邏輯格式化程序所做的工作是（）。Ⅰ、對磁盤進行分區
Ⅱ、建立文件系統的根目錄
Ⅲ、確定磁盤扇區校驗碼所占位數
Ⅳ、對保存空閑磁盤塊信息的數據結構進行初始化
A、僅Ⅱ
B、僅Ⅱ、Ⅳ
C、僅Ⅲ、Ⅳ
D、僅Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ
填空題
22、在大型機系統中，主機通常是通過通道和設備控制器與外設相連。
23、操作系統中通常采用的I/O控制方式有程序I/O方式、中斷驅動I/O控制方式、DMA 控制方式和I/O通道控制方式。在對打印機進行I/O控制時，通常采用中斷驅動I/O控制方式，對磁盤的I/O控制采用DMA控制方式，而DMA是指允許外部設備與內存之間直接交換數據的控制器，在DMA中必須設置地址寄存器，用于存放內存地址。
24、SPOOLing系統是由磁盤中的輸入#和輸出#，內存中的輸入緩沖區和輸出緩沖區，以及輸入進程和輸出進程所構成。SPOOLing是對脫機I/O工作方式的模擬，SPOOLing系統中的輸入#和輸出#是對脫機輸入輸出中的磁盤進行模擬，輸入進程和輸出進程是對脫機輸入輸出中的外圍控制機進行模擬。
25、設備管理中引入緩沖機制的主要原因是緩和CPU與I/O設備之間速度不匹配的矛盾、減少中斷次數和CPU中斷處理和提高CPU和I/O設備之間的并行性。
26、設備管理的主要功能是緩沖區管理、設備分配、設備處理、虛擬設備及實現設備獨立性等。
應用題
27、假定一磁盤有200個柱面，編號為0—199，在完成了磁道125處的請求后，當前正在磁道143處為一個請求服務。若請求隊列的先后順序為86，147，91，177，94，150，102，175，130。
試分別采用FCFS(先來先服務)、SSTF(最短尋道時間優先)、SCAN(掃描)和CSCAN(循環掃描)算法完
成上述請求，寫出磁頭移動的順序，并計算存取臂移動總量。
第六章答案
1—10： C C A CDCB B B CAA ACD D A
11—21：B C B B B C A D A C B
10、答：用戶程序對I/O設備的請求采用邏輯設備名，而程序實際執行時使用物理設備名，他們之間的轉換是由設備無關軟件層完成的。主設備和從設備是總線仲裁中的概念。
11、答：輸入/輸出軟件一般從上到下分為四個層次：用戶層、與設備無關的軟件層、設備驅動程序以及中斷處理程序。與設備無關的軟件層也就是系統調用的處理程序。
當用戶使用設備時，首先在用戶程序中發起一次系統調用，操作系統的內核接到該調用請求后調用處理程序進行處理，再轉到相應的設備驅動程序，當設備準備好或所需數據到達后設備硬件發出中斷，將數據按上述調用順序逆向回傳到用戶程序中。
12、答：計算磁盤號、磁頭號和扇區號的工作是由設備驅動程序完成的。題中的功能因設備硬件的不同而不同，因此應由廠家提供的設備驅動程序實現。
13、答：在開始DMA傳輸時，主機向內存寫入DMA命令塊，向DMA控制器寫入該命令塊的地址，啟動I/O設備。然后，CPU繼續其他工作，DMA控制器則繼續下去直接操作內存總線，將地址放到總線上開始傳輸。當整個傳輸完成后，DMA控制器中斷CPU。
14、答：在單緩沖區中，當上一個磁盤塊從緩沖區讀入用戶區完成時，下一磁盤塊才能開始讀入，也就是當最后一塊磁盤塊讀入用戶區完畢時所用時間為150*10=1500us，加上處理最后一個磁盤塊的時間50us，得1550us。
雙緩沖區中，不存在等待磁盤塊從緩沖區讀入用戶區的問題，10個磁盤塊可以連續從外存讀入主存緩沖區，加上將最后一個磁盤塊從緩沖區送到用戶區的傳輸時間50us以及處理時間50us，也就是100 * 10 + 50 + 50 = 1100us。
15、答：對于A，重排I/O請求次序也就是I/O調度，從而使進程之間公平地共享磁盤訪問，減少I/O完成所需要的平均等待時間。
對于C，緩沖區結合預讀和滯后寫技術對于具有重復性及陣發性的I/O進程改善磁盤I/O 性能很有幫助。
對于D，優化文件物理塊的分布可以減少尋找時間與延遲時間，從而提高磁盤性能。
在一個磁盤上設置多個分區與改善設備I/O性能并無多大聯系，相反還會帶來處理的復雜和降低利用率。
16、答：數據塊1從外設到用戶工作區的總時間105，在這段時間中，數據塊2沒有進行操作。在數據塊1進行分析處理時，數據塊2從外設到用戶工作區的總時間為105，這段
