第六章输入输出系统
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、并行技术  B.通道技术C、缓冲技术D、虚存技术
3、为了使多个进程能有效的同时处理I/O，最好使用（）结构的缓冲技术。
A、缓冲池
B、单缓冲区
C、双缓冲区
D、循环缓冲区
4、磁盘属于①（），信息的存取是以②（）单位进行的，磁盘的I/O控制主要采取③（）方式，打印机的I/O控制主要采取③（）方式。
①A、字符设备    B、独占设备    C、块设备D、虚存设备
②A、位(bit)    B、字节C、桢D、固定数据块
③A、循环测试    B、程序中断    C、DMA D、SPOOLing
5、下面关于设备属性的论述中正确的为（）。
A、字符设备的一个基本特征是不可寻址的，即能指定输入时的源地址和输出时的目标地址
B、共享设备必须是可寻址的和可随机访问的设备
C、共享设备是指在同一时刻内，允许多个进程同时访问的设备
D、在分配共享设备和独占设备时，都可能引起进程死锁
6、下面关于虚拟设备的论述中，正确的是（）。
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、虚拟设备是指把一个物理设备变成多个对应的逻辑设备
C、虚拟设备是指允许用户以标准化方式来使用物理设备
D、虚拟设备是指允许用户程序不必全部装入内存便可使用系统中的设备
7、通道是一种特殊①（），具有②（）能力，它用于实现③（）之间的信息传输。
①A、I/O设备B、设备控制器C、处理机D、I/O控制器
②A、执行I/O指令集    B、执行CPU指令集C、传输I/O指令D、运行I/O进程
③A、内存与外设B、CPU与外设C、内存与外存D、CPU与外存
8、为实现设备分配，应为每类设备设置一张①（），在系统中配置一张①（），为
实现设备的独立性，系统中应设置一张②（）。
①A、设备控制表B、控制器控制表C、系统设备表D、设备分配表
②A、设备开关表B、I/O请求表C、系统设备表D、逻辑设备表
9、下面不适合于磁盘调度算法的是（）。
A、FCFS
B、SCAN
C、CSCAN
D、时间片轮转算法
10、（2009年计算机联考真题）程序员利用系统调用打开I/O设备时，通常使用的设备标识是（）。
A、逻辑设备名
B、物理设备名
C、主设备号
D、从设备号
11、（2011年计算机联考真题）用户程序发出磁盘I/O请求后，系统的正确处理流程是（）。
A、用户程序→系统调用处理程序→中断处理程序→设备驱动程序
B、用户程序→系统调用处理程序→设备驱动程序→中断处理程序
C、用户程序→设备驱动程序→系统调用处理程序→中断处理程序
D、用户程序→设备驱动程序→中断处理程序→系统调用处理程序
12、（2013年计算机联考真题）用户程序发出磁盘I/O请求后，系统的处理流程是：用户程序→系统调用处理程序→设备驱动程序→中断处理程序。其中，计算数据所在磁盘的柱面号、磁头号、扇区号的程序是（）。
A、用户程序
B、系统调用处理程序
C、设备驱动程序
D、中断处理程序
13、（2017年计算机联考真题）系统将数据从磁盘读到内存的过程包括以下操作：
①DMA控制器发出中断请求
②初始化DMA控制器并启动磁盘
③从磁盘传输一块数据到内存缓冲区
④执行“DMA结束”中断服务程序
正确的执行顺序是（）。
A、③→①→②→④
B、②→③→①→④
C、②→①→③→④
D、①→②→④→③
14、（2011年计算机联考真题）某文件占10个磁盘块，现要把该文件磁盘块逐个读入主存缓冲区，并送用户区进行分析，假设一个缓冲区与一个磁盘大小块大小相同，把一个磁盘块读入缓冲区的时间为100us，将缓冲区的数据传送到用户区的时间是50us，CPU对一块
数据进行分析的时间为50us。在单缓冲区和双缓冲区结构下，读入并分析完该文件的时间分别是（）。
A、1500us、1000us
B、1550us、1100su
C、1550us、1550us
D、2000us、2000us
15、（2012年计算机联考真题）下列选项中，不能改善磁盘设备I/O性能的是（）。
A、重排I/O请求次序
B、在一个磁盘上设置多个分区
C、预读和滞后写
D、优化文件物理块的分布
16、（2013年计算机联考真题）设系统缓冲区和用户工作区均采用单缓冲，从外设读入1个数据块到系统缓冲区的时间为100，从系统缓冲区读入1个数据块到用户工作区的时间为5，对用户工作区中的1个数据块进行分析的时间为90（如下图所示）。进程从外设读入
并分析2个数据块的最短时间是（）。
A、200
B、295
C、300
D、390
17、（2015年计算机联考真题）在系统内存中设置磁盘缓冲区的主要目的是（）。
A、减少磁盘I/O次数
B、减少平均寻道时间
C、提高磁盘数据可靠性
D、实现设备无关性
18、（2016年计算机联考真题）下列关于SPOOLing技术的叙述中，错误的是（）。
A、需要外存的支持
B、需要多道程序设计技术的支持
C、可以让多个作业共享一台独占设备
D、由用户作业控制设备与输入/输出井之间的数据传送
19、（2009年计算机联考真题）假设磁头当前位于第105道，正在向磁道序号增加的方向移动。现有一个磁道访问请求序列为35，45，12，68，110，180，170，195，采用SCAN 调度（电梯调度）算法得到的磁盘访问序列是（）。
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年计算机联考真题）某硬盘有200个磁道（最外侧磁道号为0），磁道访问请求序列为：130,42,180,15,199，当前磁头位于第58号磁道并从外侧向内侧移动。按照SCAN 调度方法处理完上述请求后，磁头移过的磁道数是（）。
A、208
B、287
C、325
D、382
21、（2017年计算机联考真题）下列选项中，磁盘逻辑格式化程序所做的工作是（）。Ⅰ、对磁盘进行分区
Ⅱ、建立文件系统的根目录
Ⅲ、确定磁盘扇区校验码所占位数
一块操
Ⅳ、对保存空闲磁盘块信息的数据结构进行初始化
A、仅Ⅱ
B、仅Ⅱ、Ⅳ
C、仅Ⅲ、Ⅳ
D、仅Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ
填空题
22、在大型机系统中，主机通常是通过通道和设备控制器与外设相连。
23、操作系统中通常采用的I/O控制方式有程序I/O方式、中断驱动I/O控制方式、DMA 控制方式和I/O通道控制方式。在对打印机进行I/O控制时，通常采用中断驱动I/O控制方式，对磁盘的I/O控制采用DMA控制方式，而DMA是指允许外部设备与内存之间直接交换数据的控制器，在DMA中必须设置地址寄存器，用于存放内存地址。
24、SPOOLing系统是由磁盘中的输入#和输出#，内存中的输入缓冲区和输出缓冲区，以及输入进程和输出进程所构成。SPOOLing是对脱机I/O工作方式的模拟，SPOOLing系统中的输入#和输出#是对脱机输入输出中的磁盘进行模拟，输入进程和输出进程是对脱机输入输出中的外围控制机进行模拟。
25、设备管理中引入缓冲机制的主要原因是缓和CPU与I/O设备之间速度不匹配的矛盾、减少中断次数和CPU中断处理和提高CPU和I/O设备之间的并行性。
26、设备管理的主要功能是缓冲区管理、设备分配、设备处理、虚拟设备及实现设备独立性等。
应用题
27、假定一磁盘有200个柱面，编号为0—199，在完成了磁道125处的请求后，当前正在磁道143处为一个请求服务。若请求队列的先后顺序为86，147，91，177，94，150，102，175，130。
试分别采用FCFS(先来先服务)、SSTF(最短寻道时间优先)、SCAN(扫描)和CSCAN(循环扫描)算法完
成上述请求，写出磁头移动的顺序，并计算存取臂移动总量。
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：用户程序对I/O设备的请求采用逻辑设备名，而程序实际执行时使用物理设备名，他们之间的转换是由设备无关软件层完成的。主设备和从设备是总线仲裁中的概念。
11、答：输入/输出软件一般从上到下分为四个层次：用户层、与设备无关的软件层、设备驱动程序以及中断处理程序。与设备无关的软件层也就是系统调用的处理程序。
当用户使用设备时，首先在用户程序中发起一次系统调用，操作系统的内核接到该调用请求后调用处理程序进行处理，再转到相应的设备驱动程序，当设备准备好或所需数据到达后设备硬件发出中断，将数据按上述调用顺序逆向回传到用户程序中。
12、答：计算磁盘号、磁头号和扇区号的工作是由设备驱动程序完成的。题中的功能因设备硬件的不同而不同，因此应由厂家提供的设备驱动程序实现。
13、答：在开始DMA传输时，主机向内存写入DMA命令块，向DMA控制器写入该命令块的地址，启动I/O设备。然后，CPU继续其他工作，DMA控制器则继续下去直接操作内存总线，将地址放到总线上开始传输。当整个传输完成后，DMA控制器中断CPU。
14、答：在单缓冲区中，当上一个磁盘块从缓冲区读入用户区完成时，下一磁盘块才能开始读入，也就是当最后一块磁盘块读入用户区完毕时所用时间为150*10=1500us，加上处理最后一个磁盘块的时间50us，得1550us。
双缓冲区中，不存在等待磁盘块从缓冲区读入用户区的问题，10个磁盘块可以连续从外存读入主存缓冲区，加上将最后一个磁盘块从缓冲区送到用户区的传输时间50us以及处理时间50us，也就是100 * 10 + 50 + 50 = 1100us。
15、答：对于A，重排I/O请求次序也就是I/O调度，从而使进程之间公平地共享磁盘访问，减少I/O完成所需要的平均等待时间。
对于C，缓冲区结合预读和滞后写技术对于具有重复性及阵发性的I/O进程改善磁盘I/O 性能很有帮助。
对于D，优化文件物理块的分布可以减少寻时间与延迟时间，从而提高磁盘性能。
在一个磁盘上设置多个分区与改善设备I/O性能并无多大联系，相反还会带来处理的复杂和降低利用率。
16、答：数据块1从外设到用户工作区的总时间105，在这段时间中，数据块2没有进行操作。在数据块1进行分析处理时，数据块2从外设到用户工作区的总时间为105，这段