設備管理習題及答案

一、填空題

1．磁帶是一種的設備，它最適合的存取方法是。磁盤是一種的設備，磁盤在轉動時經過讀／寫磁頭所形成的圓形軌跡稱爲 ④ 。

【解析】順序存取的設備只有在前面的物理塊被存取訪問過之後，才能存取後續物理塊的內容。如果按隨機方式或按鍵存取方式存取磁帶上的檔案資訊的話，其效率反而會更低，所以順序存取方法更能發揮磁帶這種設備的效率。磁盤設備是一種典型的直接存取設備，它允許檔案系統直接存取磁盤上的任意物理塊。

2．從資源分配的角度看，可以把設備分爲設備；打印機是一種典型的一種 ④ 設備。

【解析】獨享設備：爲了保證傳遞資訊的連貫性，通常這類作設備一經分配給某個業，就在作業整個執行期間都爲它獨佔。多數的低速設備都屬於獨享設備。

共享設備：是指允許若干個用戶同時共享使用的設備。

3．虛擬設備是透過技術，把 的設備。

【解析】虛擬設備的提出是爲了把原爲獨享的設備改造成便於共享的設備，以提高設備的利用率。這種改造就是透過SPOOLING技術來實現的。SPOOLING可以譯爲外圍設備同時聯機操作的意思。

4．UNIX系統中，所有的輸入／輸出設備都被看成是。它們在使用形式上與相同，但它們的使用是和設備管理程序緊密相連的。

【解析】在一些操作系統中，常常把設備也看成是檔案。這樣的好處是：用戶可以用統一的觀點去使用設備，並處理存放在設備上的資訊。從這個意義上來說，檔案系統在用戶和外設之間提供了一個接口。 5．系統中，象鍵盤、終端、打印機等以而磁盤、磁帶等以 爲單位組織和處理資訊的設備稱爲 ④ 。

6．一個進程只有獲得了、和所需設備三者之後，才具備了進行I／O操作的物質條件。 7．設備分配應保證設備有高的利用率並應注意避免

【解析】設備分配的總原則是要充分發揮設備的使用效率，儘可能地讓設備忙，而同時又要避免由於不合理的分配方法造成進程死鎖。因爲進程發生死鎖將使得進程中的進程處於無休止的相互等待狀態，使系統的效率下降。 8．通道是一個獨立於CPU、專門負責，它控制與內存之間的資訊交換（傳輸）。

【解析】通道是一個獨立於 CPU的專管輸入和輸出控制的處理機，它有自己的通道指令，以驅動外設進行讀寫操作。不過這些指令需要CPU執行相應的“啓動通道”指令來啓動信號之後纔開始執行，並在操作結束時向CPU發中斷信號。

9．緩衝區可分爲

【解析】單緩衝是在設備和處理機之間設定一個緩衝區。設備和處理機交換數據時，先把被交換的數據寫入緩衝區，然後，需要數據的設備或處理機從緩衝區取走數據。

雙緩衝區是一種能夠實現設備和設備、CPU和設備並行操作的簡單模型，當其中一個緩衝區數據裝滿後，可向另一個緩衝區寫入數據，同時前一個緩衝區可被訪問。

多緩衝區是把多個緩衝區連接起來組成兩部分，一部分專門用於輸入，另一部分專門用於輸出的緩衝結構。 緩衝他是把多個緩衝區連接起來統一管理，既可用於輸入，又可用於輸出的緩衝結構。 10．對磁盤上一物理塊資訊的訪問要經過：三個過程。

【解析】對移動臂磁盤的存取訪問一般要經過三部分時間：首先要將磁頭移動至相應的柱面上，這個時間叫做尋找時間；一旦磁頭到達指定柱面，等待所訪問的扇區旋轉到讀／寫頭下，叫延遲時間；實際傳送所需時間叫傳送時間。一次磁盤訪問的時間就是以上三者之和，其中“尋找時間”所花費的時間最長。

二、單項選擇題

1．通道是一種

（A）儲存I／O資訊的部件 （B）傳輸資訊的電子線路 （C）通用處理機 （D）專用處理機

【解析】通道是獨立於CPU的專門管理輸入／輸出控制的處理機。 2．CPU對通道的請求形式是

（A）自陷 （B）中斷 （C）通道命令 （D）轉移指令

操作系統習題及答案,計算機考研

【解析】CPU透過通道命令啓動通道，指出它所要執行的I／O操作和要訪問的設備，通道接到該命令後，便向主存索取相應的通道程序來完成對I/O設備的管理。 3．通道對CPU的請求形式是

（A）自陷 （B）中斷

（C）通道命令 （D）跳轉指令

【解析】通道被CPU啓動後，可以和CPU並行工作，當輸入／輸出完成或發生意外的事件，通道透過中斷方式請求CPU進行處理。

4．環形緩衝區是一種。

（A）單緩衝區 （B）雙緩衝區 （C）多緩衝區 （D）緩衝池

【解析】所謂環形緩衝區就是一個循環鏈表結構。每個緩衝區中有一個鏈指針，用以指示下一個緩衝區的地址，最後一個緩衝區指針指向第一個緩衝區地址，這樣，N個緩衝區鏈成一個環形。此外，還有一個鏈頭指針，指向環形緩衝區中的第一個緩衝區。

5．系統利用SPOOLING技術實現。

（A）對換手段 （B）虛擬設備 （C）磁帶概念 （D）虛擬存儲

【解析】虛擬設備就是利用SPOOLING技術將獨享設備改造成共享設備。

6．在配有操作系統的計算機中，用戶程序透過 （A）作業申請 （B）原語

（C）系統調用 （D）I／O指令

【解析】就啓動外設來說，硬件有輸入／輸出指令。但在配有操作系統後，對系統資源的分配、控制不能由用戶干預，而必須由操作系統統一管理。用戶程序可以透過操作系統提供的程序一級的接口來使用計算機系統的資源。操作系統爲用戶提供的程序一級的接口就是系統調用，又稱廣義指令。

7．CPU與通道可以並行執行，並透過 （A） I／O指令 （B） I／O中斷 （C） I／O指令和I／O中斷 （D）操作員

8．是直接存取設備。

（A）磁盤 （B）磁帶

（C）打印機 （D）鍵盤顯示終端

【解析】磁盤是一種典型的直接存取設備。 9．在下列敘述中，正確的一條是。

（A）在設備I／O中引入緩衝技術的目的是爲了節省內存

（B）指令中的地址結構和外存容量是決定虛存作業地址空間的兩個因素 （C）處於阻塞狀態的進程被喚醒後，可直接進入執行狀態

（D）在請求頁式管理中，FIFO置換算法的內存利用率是較高的

【解析】在設備I／O中引入緩衝技術的目的，是爲了緩解CPU與1／O設備之間速度不匹配的狀況。因此，敘述（A）是錯誤的。

虛存系統中，機器指令的地址結構和外存容量是決定作業地址空間大小的.兩個因素，因此敘述（B）正確。 處於阻塞狀態的進程被喚醒後，是被放入就緒隊列，是否投入執行要由進程調度算法來決定。敘述（C）錯誤。

由於FIFO算法是基於CPU按線性順序訪問地址空間這一假設，而事實上，許多時候，CPU不是按線性順序訪問地址空間的，所以，它的內存利用率並不很好。故敘述（D）錯誤。

三、多項選擇題

1． 設備管理的功能包括__________。

（A）設備的分配和回收 （B）外圍設備的啓動及對磁盤的驅動調度 （C）進程調度 （D）外部設備中斷處理 （E）虛擬設備的實現

【解析】設備管理應具有如下功能：設備的分配和回收、外圍設備的啓動、對磁盤的驅動調度、外部設備中斷處理、虛擬設備的實現。“進程調度”屬於處理器管理的範疇，不屬於設備管理的功能。所以，應該選擇（A）、（B）、（D）、（E）。 2． 從設備的使用角度可將設備分爲__________。

（A）塊設備 （B）獨佔設備

（C）字元設備 （D）共享設備

操作系統習題及答案,計算機考研

（E）慢速設備

【解析】現代計算機系統總是配有各種類型的外部設備，種類繁多，可以從不同的角度對它們進行分類。從設備的使用角度可將設備分爲兩類：獨佔設備和共享設備。所以，應該選擇（B）、（D）。

有的系統還有另一類較爲特殊的設備，稱爲虛擬設備，它是用共享設備（通常用磁盤上的一塊區域）來模擬獨佔設備，就好象把一臺設備變成了多臺虛擬設備，我們稱被模擬的設備爲虛擬設備。

3．用戶進程在申請設備時，可以使用 __________。

（A）設備的地址 （B）設備的絕對號

（C）設備的相對號 （D）設備的符號名 （E）設備的類型號 【解析】

給系統中的每一臺設備確定一個編號以便系統識別，這種編號稱爲“設備絕對號”，也稱爲“設備的地址”。但絕對號（設備的地址）是用戶不允許使用的，用戶在申請設備時只能用設備類型（設備的類型號）來申請，有的系統引入“設備的符號名”對應“設備的類型號”，但用戶爲了識別同類設備中的某臺設備，可使用“設備相對號”。

所以，應該選擇（C）、（D）、（E）。 4．可以作爲磁盤移臂調度的算法有 __________。

（A）先來先服務算法 （B）最短尋找時間優先算法 （C）掃描（電梯）算法 （D）時間片輪轉 （E）可搶佔優先級調度

【解析】磁盤的移臂調度可採用以下幾種算法。 （1）先來先服務算法

即按照訪問請求的次序服務，這是最公平而又最簡單的算法，但是效率不高。 （2）最短尋找時間優先算法

優先爲距離當前磁頭所在位置最近柱面的請求服務。該算法與上面的算法都可能造成磁臂經常改變方向而影響效率。

（3）掃描（電梯）算法

總是從磁臂當前位置沿磁臂的移動方向選擇距當前位置最近的請求，當前進方向無請求時才改變移動方向。這種算法比較公平，而且效率較高。

時間片輪轉、可搶佔優先級調度都不能作爲磁盤的移臂調度算法，所以，應該選擇（A）、（B）、（C）。 5．下列屬於“通道”特徵的是 __________。

（A）負責數據輸入輸出工作 （B）可以與CPU並行工作

（C）比CPU工作速度快 （D）一個通道可連接多個控制器 （E）是一種軟件

【解析】通道相當於一個功能單一的處理機（是一種硬件），代替CPU對I／O操作進行控制，專門負責數據輸入輸出工作，從而使I/O操作可以與CPU並行工作。通道是實現計算和傳輸並行的基礎。

在一個配備了通道的系統中，主機上可連接多個通道，一個通道連接多個控制器，一個控制器連接多臺同類型的設備；而對某些設備（象磁盤那樣的快速設備）往往需連接到多個控制器上，將控制器連接到多個通道上進行交叉連接。

所以，應該選擇（A）、（B）、（D）。 6．通道是一種__________。

（A）儲存I/O資訊的部件 （B）傳輸資訊的電子線路 （C）專用處理機 （D）通用處理機 （E）可與CPU並行工作的一種處理機

【解析】通道是獨立於CPU的專門管理輸入／輸出控制的處理機；並且可與CPU並行工作。所以，應該選擇（C）、（E）。

7．CPU對通道的請求形式不採用 。

（A）自陷 （Ｂ）中斷

（Ｃ）通道命令 （Ｄ）轉移指令 （E）系統調用

【解析】CPU透過“通道命令”啓動通道，指出它所要執行的I／O操作和要訪問的設備，通道接到該命令後，便向主存索取相應的通道程序來完成對I/O設備的管理。所以，應該選擇（A）、（B）、（D）、（E）。 8．通道對CPU的請求形式不能是 。

（A）自陷 （Ｂ）中斷

（Ｃ）通道命令 （Ｄ）跳轉指令

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（E）系統調用

【解析】通道被CPU啓動後，可以和CPU並行工作，當輸入／輸出完成或發生意外的事件，通道透過“中斷”方式請求CPU進行處理。所以，應該選擇（A）、（C）、（D）、（E）。 9．對於輔助存儲器， 的提法是正確的。

（A）不是一種永久性的存儲設備 （B）能永久地儲存資訊

（C）可被中央處理器直接訪問 （D）是CPU與主存之間的緩衝存貯器 （E）是檔案的主要存儲介質

【解析】輔助存儲器是一種永久性的存儲設備，不可被中央處理器直接訪問，所以選項（A）、（C）是錯誤的，CPU與主存之間的緩衝存貯器一般是以高速快取承擔的，所以選項（D）是錯誤的。因此，正確的敘述是（B）、（E）。 10．有關設備的管理中，是正確的。

（A）計算機系統爲每臺設備確定一個絕對號 （B）每臺設備都應該有一個惟一的相對號

（C）申請設備時指定絕對號可提高設備的使用率

（D）申請設備時指定設備相對號使設備分配的靈活性強 （E）啓動設備時應指出設備的絕對號

【解析】設備相對號是用戶動態指定的，只是在進程某次執行時有效，因此，“每臺設備都應該有一個惟一的相對號”這一說法是錯誤的；用戶申請設備時不能指定絕對號，因此，“申請設備時指定絕對號可提高設備的使用率” 這一說法也是錯誤的。其餘的提法都是正確的。因此，正確的選擇是（A）、（D）、（E）。 11．通道發現通道狀態字中有等情況時，就形成I/O中斷。

（A）控制器結束 （B）設備結束 （C）通道結束 （D）設備出錯 （E）設備特殊事件

【解析】當通道狀態字中有控制器結束、設備結束、通道結束時表示完成了本次IO操作；當通道狀態字中有設備出錯、設備特殊事件等情況時表示需要特殊處理。

通道被CPU啓動後，可以和CPU並行工作，當輸入／輸出完成或發生意外的事件，通道透過中斷方式請求CPU進行處理，這兩種情況都會形成I/O中斷。因此，正確的選擇是（A）、（B）、（C）、（D）、（E）。 12．下列有關設備的敘述中正確的是___________。

（A）緩衝區的引入，使得CPU和外設之間速度的不匹配現象得到了緩解，同時也緩解了通道方式的瓶頸問題 （B）打印機透過SPOOLING技術改造後，可以成爲供多個用戶同時使用的虛擬設備

（C）通道程序是由發出I／O設備請求的用戶編制的，所以，該用戶必須指出通道程序在內存的存放位置 （D）緩衝區是外設在進行數據傳輸期間專門用來暫存這些數據的主存區域 （E）虛擬設備是透過SPOOLING技術實現的

【解析】凡是數據到達率和離去率不同的地方都可利用緩衝。例如，當計算進程陣發性地把大批數據輸出到打印機上打印時，由於CPU輸出數據的速度大大高於打印機的打印速度，CPU只好停下來等待。反之，在計算進程進行計算時，打印機又因無數據輸出而空閒。有了緩衝區後，計算進程可把數據首先輸出到緩衝區，然後繼續執行；而打印機可以從緩衝區取出數據慢慢打印。另外，通道的建立雖然提供了CPU、通道和I／O設備之間並行操作的可能性，但往往由於通道數量不足而產生“瓶頸”現象，緩衝區引入後可減少佔用通道的時間，使“瓶頸”現象得以緩解。所以選項（A）正確。 選項（B）正確。

通道設備有自己的通道指令，依靠自身的連結功能和轉移功能構成通道程序。在設定通道後，把原來由CPU執行的任務交給通道完成，而CPU僅鬚髮出一條I／O指令給通道，指出它所要執行的I／O操作和要訪問的I／O設備。通道接到指令後，便向內存索取相應的通道程序來完成對I／O設備的控制和管理。所以選項（C）錯誤。

緩衝區主要是爲解決處理機與設備的速度不匹配而在內存中設立的區域，分爲單緩衝區、多緩衝區及緩衝池。所以選項（D）正確

虛擬設備的提出是爲了把原爲獨享的設備改造成便於共享的設備，以提高設備的利用率。這種改造就是透過SPOOLING技術來實現的。所以選項（E）正確

四、是非判斷題

1．在設備管理中，處於控制器等待隊列中的進程已經獲得了I／O設備。（）

【解析】設備分配在進行分配設備的同時還要分配控制器和通道的任務。處於控制器隊列的進程說明已經獲得了所需的設備，正在等待分配控制器。

2．設備分配的方式有兩種，即靜態分配和動態分配，無論哪種都存在死鎖問題。（） 【解析】靜態分配方式是在用戶作業開始執行之前，由系統一次分配該作業所要求的全部設備、控制器和通道。一旦分配之後，這些設備、控制器和通道就一直爲該作業所佔用，直到該作業被撤消。靜態分配方式不會出現死鎖，

操作系統習題及答案,計算機考研

但設備的使用效率低。因此，靜態分配方式並不符合設備分配的總原則。

3．緩衝區的引入，使得CPU和外設之間速度的不匹配現象得到了緩解，同時也緩解了通道方式的瓶頸問題。（） 【解析】凡是數據到達率和離去率不同的地方都可利用緩衝。例如，當計算進程陣發性地把大批數據輸出到打印機上打印時，由於CPU輸出數據的速度大大高於打印機的打印速度，CPU只好停下來等待。反之，在計算進程進行計算時，打印機又因無數據輸出而空閒。有了緩衝區後，計算進程可把數據首先輸出到緩衝區，然後繼續執行；而打印機可以從緩衝區取出數據慢慢打印。另外，通道的建立雖然提供了CPU、通道和I／O設備之間並行操作的可能性，但往往由於通道數量不足而產生“瓶頸”現象，緩衝區引入後可減少佔用通道的時間，使“瓶頸”現象得以緩解。 4．打印機透過SPOOLING技術改造後，可以成爲供多個用戶同時使用的虛擬設備。（）

5．通道程序是由發出I／O設備請求的用戶編制的，所以，該用戶必須指出通道程序在內存的存放位置。（） 【解析】通道設備有自己的通道指令，依靠自身的連結功能和轉移功能構成通道程序。在設定通道後，把原來由CPU執行的任務交給通道完成，而CPU僅鬚髮出一條I／O指令給通道，指出它所要執行的I／O操作和要訪問的I／O設備。通道接到指令後，便向內存索取相應的通道程序來完成對I／O設備的控制和管理。 6．緩衝區是外設在進行數據傳輸期間專門用來暫存這些數據的主存區域。 （ ）

【解析】緩衝區主要是爲解決處理機與設備的速度不匹配而在內存中設立的區域，分爲單緩衝區、多緩衝區及緩衝池。

7．虛擬設備是透過SPOOLING技術實現的。 （ ）

【解析】虛擬設備的提出是爲了把原爲獨享的設備改造成便於共享的設備，以提高設備的利用率。這種改造就是透過SPOOLING技術來實現的。 五、簡答題

1．操作系統設備管理的目標之一是向用戶提供使用外部設備的方便、統一的接口，其含義是什麼？ 【解析】 所謂“方便”，是指用戶能獨立於具體設備的複雜物理特性而方便地使用設備；所謂統一，是指對不同設備儘量能統一操作方式。“方便”和“統一”要求對用戶屏蔽實現具體設備I／O操作的細節，呈現給用戶的是一種性能理想化的、操作簡便的邏輯設備。系統的這種性能亦稱爲設備的獨立性。 2．設備通常分爲哪兩類？ 【解析】

（l）獨佔設備：在一段時間內只能有一個進程佔有並使用它，不允許多個進程同時（交替）使用，如打印機、磁帶機等設備，對這類設備往往採用靜態分配方式。

（2）共享設備：允許多個進程共享使用，即多個進程在該類設備的I/O傳輸可以交叉，如對磁盤的使用。 3．簡述設備的分配與回收過程。 【解析】

系統設立“設備類表”和“設備表”記錄系統設備的分配情況，例如系統有如下的“設備類表”和“設備表”。 設備類表 設備表

當一作業申請某類設備時，先查“設備類表”，若該類設備的現存臺數可滿足申請時，從設備表入口找到“設備表”中該類設備的登記項，從中找出“好/未分配”的設備進行分配，將分配標誌改爲“已分配”，並登記作業名，最後修改“設備類表”的現存臺數。

當某作業釋放設備時，根據作業名從“設備表”找到登記項，將分配標誌改爲“未分配”，把“設備類表”的現存臺數加上釋放的臺數。

4．系統採用通道方式後，輸入輸出過程如何處理。

【解析】

CPU在執行用戶程序時遇到I／O請求，則可以根據用戶的I/O請求生成通道程序（通道程序也可能是事先編制好的），放到內存中，並把該通道程序首地址放入CAW中。然後，CPU執行“啓動I/O” 指令，啓動通道工作。通道接收