操作系统110440113-王力.第七章

第七章思考与练习题

1. 数据传输控制方式有哪几种？是比较他们的优缺点.

答：数据转送控制方式有程序直接控制方式、中断控制方式、

2. 何为设备的独立性？如何实现设备的独立性?

答：设备的独立性是指应用程序独立于具体使用的物理设备。此时，用户使用逻辑设备名申请使用某类物理 设备。当系统中有多台该类的设备时，系统可将其中的任意一台分配给请求进程，而不局限于某一台特定的 设备。这样，可显著的改善资源的利用率，即可使用性。设备独立使用用户独立于设备。如进行输出时，亦 可以使用现实终端，也可以使用打印机。有了这种独立性，就可以很方便的进行输入 /输出重定向。

3. 什么是缓冲？为什么要引入缓冲？操作系统如何实现缓冲技术。

答：缓冲是在两个不同速度设备之间传输信息时，用于平滑传输过程的一种手段。

（1） 换届CPU 与I/O 设备之间的速度不匹配的矛盾。 （2） 减少中断CPU 的次数。

（3）提高CPU 与I/O 设备之间的并行性。

4. 设备分配中为什么会出现死锁?

答：在某些操作系统中，一个进程只能提供一个 I/O 请求。也就是说，执行进程向系统提出 I/O 请求后边立

即进入等待状态，直到

I/O 请求完成后才被唤醒。这样系统对设备的分配比较安全，不会出现死锁。但这种

方式对进程来说，因 CPU 与I/O 设备是串行工作的，这使得该进程的推进速度缓慢。为了加快进程执行时的 推进速度，当需要是有可能接着发出第二个、第三个 进程才进入等待状态。这种一个进程同时可以使用多个 了一种危险，即如果两个进程都提出请求使用对方占有的

5.已打印机为说明SPOOLing 技术的工作原理。

答：当用户进程请求打印输出时，操作系统接受用户的打印请求，但并不真正把打印机分配给该用户进程， 二十为进城再次攀上输出井中分配一空闲块区，并将要打印的数据送入其中，同时还为用户进程申请一张用 户请求打印表，将用户的打印要求填入其中，再将该表挂在请求打印队列上。如果还有进程要求打印输出， 系统仍可以接受请求，也可以进城完成上述操作。

200个柱面，编号为0~佃9，当前存取臂的位置是在143号面

102、175、130，试问：为完成上述请求，采用下列算法时存

DMA 控制方式和通道方式四种。

I/O 请求，当所请求的I/O 设备已被另一个进程占用是, I/O 设备的方式提高了系统的资源利用率，但也带来 I/O 设备时，就会出现死锁。

6.假设一个磁盘有 上，并刚刚完成 125号柱面的请求，如果存在以下请求序列:

86、147、91、

177、94、150、

取臂的顺序是什么？移动总量是多少？

（1）?先来先服务（FCFS ）

答：移动顺序是:

143、 86、 147、 91、 177、

94、 150、 102、 175、 130

移动总量是： （143-86）+（ 147-86）+）（ 147-91）+ （175-130）=565 （177-91）+（ 177-94）+（ 150-94）+（ 150-102）+（ 175-102）+

（2）.最短寻道时间优先（SSTF ） 143、 147、 150、

答：移动顺序： 移动总量是：

（147-143）+（ 150-147）

（177-175）=162

130、 102、 94、 91、 86、 175、 177

+（ 150-130）+（ 130-102）+（ 102-94）

（94-91）+ （91-86）+（ 175-86）+

⑶.扫描算法（SCAN ） 143、 147、 150、 175、 177、 130、 102、 94、 91、 86

答：移动顺序： 移动总量是： （147-143）+（ 150-147）+（ 175-150）+（ 177-175）+（ 177-130） +（ 91-86）=125 （130-102） +（ 102-94）+（ 94-91）

（4）.循环扫描算法（C —SCAN ）

答：移动顺序是： 移动总量是： （147-143）+（ 150-147）+（ 175-150）+（ 177-175）+（ 177-86） （130-102）=169.

143、 147、 150、 175、 177、 86、 91、 94、 102、 130 （91-86）+ （94-91）+（ 102-94）+

7.磁盘访问时间分为三部分：寻道时间、旋转时间和数据传输时间。而优化磁盘

磁道的信息分布能减少输出输入服务的总时间。例如，有一个文件有

10个记录 A.B.C.D.E J 存放在磁盘的某一磁道上，假定该磁盘共有 10个扇区，每个 扇区存放一个记录，安排如表，现在要从这个磁道上顺序的将

A~J 这10个记录

读出，如果磁盘的速度为 20ms 转一周, 处理程序每读出一个记录要花 4ms 进行 处理，试问:

扇区号

10

记录号

(1).处理完这10个记录的总时间多少?

(2).为优化分布缩短处理时间，如何安排这些记录，并计算处理总时间。

答：为了缩短处理时间应按图琐事安排这些记录。

经优化处理后，读出并处理记录 A 后，读/写头刚好转到记录 B 的开始出，因此 立即可读取并

处理记录 B ，后续记录的读取与处理情况相同。股处理 10个记录的总时 间为 10* ( 2ms+4ms )=60ms 。

8?假设一个磁盘有100个柱面，每个柱面有10个磁道，每个磁道有15个扇区。

当进程的访问磁盘的12345扇区时，计算该扇区在磁盘的第几柱面？第几磁道? 第几扇区?

答：每个柱面上有 150个扇区，12345/150等于82余45, ,45/15等于3,即第82个柱面，第3个磁道，第15 号扇区。

9?一个文件记录大小为32B ，磁盘输入输出以磁块为单位，一个磁块的大小为512B.

当用户进程顺序读文件的各个记录时，计算实际启动磁盘

时间的比例。

答：有题目可知，盘块的大小为 512B ，一个文件记录大小为 32B 故一个盘块包含的记录数为：

512/32=16。

显然在访问16个记录中，只需要一次启动磁盘，故启动磁盘 I/O 占用整个访问请求的比例为

1/16=6.25%

10?如果磁盘扇区的大小固定为 512B ,每个磁道有80个扇区，一共有4个可用的

磁盘。假设磁盘的转速时360rpm ，处理机使用中断驱动方式，从磁盘读取数据,

答：有题目所列条件可知，磁盘的旋转速度为 间为 20ms/10=2ms 。 对于表中记录的初始分布，读出并处理记录 为了读出记录 B 必须再转8个山区，急需要 20ms 转一周，每个此道有 10个记录，因此读出 1个记录的时 A 需要20ms+4ms=60ms 。 6ms 后读/写头急转到了记录 8*2ms=16ms ，记录B 的读取时间为 2ms ，处理时间为 B 相同。所以处理 处理记录B 共花时间为：16ms+2ms+4ms=22ms 。后续8个记录的读取时间与记录 的总时间是：9*22ms+6ms=204ms 。

D 出， 4ms ，股 10记录

I/O 占用整个访问请求

每字节产生一次中断，，如果处理中断需要2.5ms,问:

(1)?处理机花费在处理I/O操作上的时间占整个磁盘的访问时间百分比是多少?

(忽略寻道时间)

答：(512*2.5)/((1/12+1/480)+(512*2.5))*100%=99.9%

(2)?采用DMA方式，每个扇区产生一次中断，处理机花费在处理I/O上的时间

占整个磁盘访问时间的百分比又是多少?

答：2.5/((1/12+1/480)+2.5)*100%=96.7%