裝置管理習題及答案

一、填空題

1．磁帶是一種的裝置，它最適合的存取方法是。磁碟是一種的裝置，磁碟在轉動時經過讀／寫磁頭所形成的圓形軌跡稱為 ④ 。

【解析】順序存取的裝置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裝置的效率。磁碟裝置是一種典型的直接存取裝置，它允許檔案系統直接存取磁碟上的任意物理塊。

2．從資源分配的角度看，可以把裝置分為裝置；印表機是一種典型的一種 ④ 裝置。

【解析】獨享裝置：為了保證傳遞資訊的連貫性，通常這類作裝置一經分配給某個業，就在作業整個執行期間都為它獨佔。多數的低速裝置都屬於獨享裝置。

共享裝置：是指允許若干個使用者同時共享使用的裝置。

3．虛擬裝置是通過技術，把 的裝置。

【解析】虛擬裝置的提出是為了把原為獨享的裝置改造成便於共享的裝置，以提高裝置的利用率。這種改造就是通過SPOOLING技術來實現的。SPOOLING可以譯為外圍裝置同時聯機操作的意思。

4．UNIX系統中，所有的輸入／輸出裝置都被看成是。它們在使用形式上與相同，但它們的使用是和裝置管理程式緊密相連的。

【解析】在一些作業系統中，常常把裝置也看成是檔案。這樣的好處是：使用者可以用統一的觀點去使用裝置，並處理存放在裝置上的資訊。從這個意義上來說，檔案系統在使用者和外設之間提供了一個介面。 5．系統中，象鍵盤、終端、印表機等以而磁碟、磁帶等以 為單位組織和處理資訊的裝置稱為 ④ 。

6．一個程序只有獲得了、和所需裝置三者之後，才具備了進行I／O操作的物質條件。 7．裝置分配應保證裝置有高的利用率並應注意避免

【解析】裝置分配的總原則是要充分發揮裝置的使用效率，儘可能地讓裝置忙，而同時又要避免由於不合理的分配方法造成程序死鎖。因為程序發生死鎖將使得程序中的程序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，它控制與記憶體之間的資訊交換（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“啟動通道”指令來啟動訊號之後才開始執行，並在操作結束時向CPU發中斷訊號。

9．緩衝區可分為

【解析】單緩衝是在裝置和處理機之間設定一個緩衝區。裝置和處理機交換資料時，先把被交換的資料寫入緩衝區，然後，需要資料的裝置或處理機從緩衝區取走資料。

雙緩衝區是一種能夠實現裝置和裝置、CPU和裝置並行操作的簡單模型，當其中一個緩衝區資料裝滿後，可向另一個緩衝區寫入資料，同時前一個緩衝區可被訪問。

多緩衝區是把多個緩衝區連線起來組成兩部分，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線起來統一管理，既可用於輸入，又可用於輸出的緩衝結構。 10．對磁碟上一物理塊資訊的訪問要經過：三個過程。

【解析】對移動臂磁碟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。一次磁碟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

作業系統習題及答案,計算機考研

【解析】CPU通過通道命令啟動通道，指出它所要執行的I／O操作和要訪問的裝置，通道接到該命令後，便向主存索取相應的通道程式來完成對I/O裝置的管理。 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啟動後，可以和CPU並行工作，當輸入／輸出完成或發生意外的事件，通道通過中斷方式請求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迴圈連結串列結構。每個緩衝區中有一個鏈指標，用以指示下一個緩衝區的地址，最後一個緩衝區指標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，還有一個鏈頭指標，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）虛擬裝置 （C）磁帶概念 （D）虛擬儲存

【解析】虛擬裝置就是利用SPOOLING技術將獨享裝置改造成共享裝置。

6．在配有作業系統的計算機中，使用者程式通過 （A）作業申請 （B）原語

（C）系統呼叫 （D）I／O指令

【解析】就啟動外設來說，硬體有輸入／輸出指令。但在配有作業系統後，對系統資源的分配、控制不能由使用者干預，而必須由作業系統統一管理。使用者程式可以通過作業系統提供的程式一級的介面來使用計算機系統的資源。作業系統為使用者提供的程式一級的介面就是系統呼叫，又稱廣義指令。

7．CPU與通道可以並行執行，並通過 （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．是直接存取裝置。

（A）磁碟 （B）磁帶

（C）印表機 （D）鍵盤顯示終端

【解析】磁碟是一種典型的直接存取裝置。 9．在下列敘述中，正確的一條是。

（A）在裝置I／O中引入緩衝技術的目的是為了節省記憶體

（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）處於阻塞狀態的程序被喚醒後，可直接進入執行狀態

（D）在請求頁式管理中，FIFO置換演算法的記憶體利用率是較高的

【解析】在裝置I／O中引入緩衝技術的目的，是為了緩解CPU與1／O裝置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。 處於阻塞狀態的程序被喚醒後，是被放入就緒佇列，是否投入執行要由程序排程演算法來決定。敘述（C）錯誤。

由於FIFO演算法是基於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，它的記憶體利用率並不很好。故敘述（D）錯誤。

三、多項選擇題

1． 裝置管理的功能包括__________。

（A）裝置的分配和回收 （B）外圍裝置的啟動及對磁碟的驅動排程 （C）程序排程 （D）外部裝置中斷處理 （E）虛擬裝置的實現

【解析】裝置管理應具有如下功能：裝置的分配和回收、外圍裝置的啟動、對磁碟的驅動排程、外部裝置中斷處理、虛擬裝置的實現。“程序排程”屬於處理器管理的範疇，不屬於裝置管理的功能。所以，應該選擇（A）、（B）、（D）、（E）。 2． 從裝置的使用角度可將裝置分為__________。

（A）塊裝置 （B）獨佔裝置

（C）字元裝置 （D）共享裝置

作業系統習題及答案,計算機考研

（E）慢速裝置

【解析】現代計算機系統總是配有各種型別的外部裝置，種類繁多，可以從不同的角度對它們進行分類。從裝置的使用角度可將裝置分為兩類：獨佔裝置和共享裝置。所以，應該選擇（B）、（D）。

有的系統還有另一類較為特殊的裝置，稱為虛擬裝置，它是用共享裝置（通常用磁碟上的一塊區域）來模擬獨佔裝置，就好象把一臺裝置變成了多臺虛擬裝置，我們稱被模擬的裝置為虛擬裝置。

3．使用者程序在申請裝置時，可以使用 __________。

（A）裝置的地址 （B）裝置的絕對號

（C）裝置的相對號 （D）裝置的符號名 （E）裝置的型別號 【解析】

給系統中的每一臺裝置確定一個編號以便系統識別，這種編號稱為“裝置絕對號”，也稱為“裝置的地址”。但絕對號（裝置的地址）是使用者不允許使用的，使用者在申請裝置時只能用裝置型別（裝置的型別號）來申請，有的系統引入“裝置的符號名”對應“裝置的型別號”，但使用者為了識別同類裝置中的某臺裝置，可使用“裝置相對號”。

所以，應該選擇（C）、（D）、（E）。 4．可以作為磁碟移臂排程的演算法有 __________。

（A）先來先服務演算法 （B）最短尋找時間優先演算法 （C）掃描（電梯）演算法 （D）時間片輪轉 （E）可搶佔優先順序排程

【解析】磁碟的移臂排程可採用以下幾種演算法。 （1）先來先服務演算法

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

優先為距離當前磁頭所在位置最近柱面的請求服務。該演算法與上面的演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）演算法

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。這種演算法比較公平，而且效率較高。

時間片輪轉、可搶佔優先順序排程都不能作為磁碟的移臂排程演算法，所以，應該選擇（A）、（B）、（C）。 5．下列屬於“通道”特徵的是 __________。

（A）負責資料輸入輸出工作 （B）可以與CPU並行工作

（C）比CPU工作速度快 （D）一個通道可連線多個控制器 （E）是一種軟體

【解析】通道相當於一個功能單一的處理機（是一種硬體），代替CPU對I／O操作進行控制，專門負責資料輸入輸出工作，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，主機上可連線多個通道，一個通道連線多個控制器，一個控制器連線多臺同類型的裝置；而對某些裝置（象磁碟那樣的快速裝置）往往需連線到多個控制器上，將控制器連線到多個通道上進行交叉連線。

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）系統呼叫

【解析】CPU通過“通道命令”啟動通道，指出它所要執行的I／O操作和要訪問的裝置，通道接到該命令後，便向主存索取相應的通道程式來完成對I/O裝置的管理。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）系統呼叫

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

（A）不是一種永久性的儲存裝置 （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）是檔案的主要儲存介質

【解析】輔助儲存器是一種永久性的儲存裝置，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快取記憶體承擔的，所以選項（D）是錯誤的。因此，正確的敘述是（B）、（E）。 10．有關裝置的管理中，是正確的。

（A）計算機系統為每臺裝置確定一個絕對號 （B）每臺裝置都應該有一個惟一的相對號

（C）申請裝置時指定絕對號可提高裝置的使用率

（D）申請裝置時指定裝置相對號使裝置分配的靈活性強 （E）啟動裝置時應指出裝置的絕對號

【解析】裝置相對號是使用者動態指定的，只是在程序某次執行時有效，因此，“每臺裝置都應該有一個惟一的相對號”這一說法是錯誤的；使用者申請裝置時不能指定絕對號，因此，“申請裝置時指定絕對號可提高裝置的使用率” 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）裝置結束 （C）通道結束 （D）裝置出錯 （E）裝置特殊事件

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

通道被CPU啟動後，可以和CPU並行工作，當輸入／輸出完成或發生意外的事件，通道通過中斷方式請求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．下列有關裝置的敘述中正確的是___________。

（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）印表機通過SPOOLING技術改造後，可以成為供多個使用者同時使用的虛擬裝置

（C）通道程式是由發出I／O裝置請求的使用者編制的，所以，該使用者必須指出通道程式在記憶體的存放位置 （D）緩衝區是外設在進行資料傳輸期間專門用來暫存這些資料的主存區域 （E）虛擬裝置是通過SPOOLING技術實現的

【解析】凡是資料到達率和離去率不同的地方都可利用緩衝。例如，當計算程序陣發性地把大批資料輸出到印表機上列印時，由於CPU輸出資料的速度大大高於印表機的列印速度，CPU只好停下來等待。反之，在計算程序進行計算時，印表機又因無資料輸出而空閒。有了緩衝區後，計算程序可把資料首先輸出到緩衝區，然後繼續執行；而印表機可以從緩衝區取出資料慢慢列印。另外，通道的建立雖然提供了CPU、通道和I／O裝置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。

通道裝置有自己的通道指令，依靠自身的連結功能和轉移功能構成通道程式。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裝置。通道接到指令後，便向記憶體索取相應的通道程式來完成對I／O裝置的控制和管理。所以選項（C）錯誤。

緩衝區主要是為解決處理機與裝置的速度不匹配而在記憶體中設立的區域，分為單緩衝區、多緩衝區及緩衝池。所以選項（D）正確

虛擬裝置的提出是為了把原為獨享的裝置改造成便於共享的裝置，以提高裝置的利用率。這種改造就是通過SPOOLING技術來實現的。所以選項（E）正確

四、是非判斷題

1．在裝置管理中，處於控制器等待佇列中的程序已經獲得了I／O裝置。（）

【解析】裝置分配在進行分配裝置的同時還要分配控制器和通道的任務。處於控制器佇列的程序說明已經獲得了所需的裝置，正在等待分配控制器。

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

作業系統習題及答案,計算機考研

但裝置的使用效率低。因此，靜態分配方式並不符合裝置分配的總原則。

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】凡是資料到達率和離去率不同的地方都可利用緩衝。例如，當計算程序陣發性地把大批資料輸出到印表機上列印時，由於CPU輸出資料的速度大大高於印表機的列印速度，CPU只好停下來等待。反之，在計算程序進行計算時，印表機又因無資料輸出而空閒。有了緩衝區後，計算程序可把資料首先輸出到緩衝區，然後繼續執行；而印表機可以從緩衝區取出資料慢慢列印。另外，通道的建立雖然提供了CPU、通道和I／O裝置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．印表機通過SPOOLING技術改造後，可以成為供多個使用者同時使用的虛擬裝置。（）

5．通道程式是由發出I／O裝置請求的使用者編制的，所以，該使用者必須指出通道程式在記憶體的存放位置。（） 【解析】通道裝置有自己的通道指令，依靠自身的連結功能和轉移功能構成通道程式。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裝置。通道接到指令後，便向記憶體索取相應的通道程式來完成對I／O裝置的控制和管理。 6．緩衝區是外設在進行資料傳輸期間專門用來暫存這些資料的主存區域。 （ ）

【解析】緩衝區主要是為解決處理機與裝置的速度不匹配而在記憶體中設立的區域，分為單緩衝區、多緩衝區及緩衝池。

7．虛擬裝置是通過SPOOLING技術實現的。 （ ）

【解析】虛擬裝置的提出是為了把原為獨享的裝置改造成便於共享的裝置，以提高裝置的利用率。這種改造就是通過SPOOLING技術來實現的。 五、簡答題

1．作業系統裝置管理的目標之一是向用戶提供使用外部裝置的方便、統一的介面，其含義是什麼？ 【解析】 所謂“方便”，是指使用者能獨立於具體裝置的複雜物理特性而方便地使用裝置；所謂統一，是指對不同裝置儘量能統一操作方式。“方便”和“統一”要求對使用者遮蔽實現具體裝置I／O操作的細節，呈現給使用者的是一種效能理想化的、操作簡便的邏輯裝置。系統的這種效能亦稱為裝置的獨立性。 2．裝置通常分為哪兩類？ 【解析】

（l）獨佔裝置：在一段時間內只能有一個程序佔有並使用它，不允許多個程序同時（交替）使用，如印表機、磁帶機等裝置，對這類裝置往往採用靜態分配方式。

（2）共享裝置：允許多個程序共享使用，即多個程序在該類裝置的I/O傳輸可以交叉，如對磁碟的使用。 3．簡述裝置的分配與回收過程。 【解析】

系統設立“裝置類表”和“裝置表”記錄系統裝置的分配情況，例如系統有如下的“裝置類表”和“裝置表”。 裝置類表 裝置表

當一作業申請某類裝置時，先查“裝置類表”，若該類裝置的現存臺數可滿足申請時，從裝置表入口找到“裝置表”中該類裝置的登記項，從中找出“好/未分配”的裝置進行分配，將分配標誌改為“已分配”，並登記作業名，最後修改“裝置類表”的現存臺數。

當某作業釋放裝置時，根據作業名從“裝置表”找到登記項，將分配標誌改為“未分配”，把“裝置類表”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在執行使用者程式時遇到I／O請求，則可以根據使用者的I/O請求生成通道程式（通道程式也可能是事先編制好的），放到記憶體中，並把該通道程式首地址放入CAW中。然後，CPU執行“啟動I/O” 指令，啟動通道工作。通道接收