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、DMA控制方式和通道方式四种。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I/O请求，当所请求的I/O设备已被另一个进程占用是，进程才进入等待状态。这种一个进程同时可以使用多个I/O设备的方式提高了系统的资源利用率，但也带来了一种危险，即如果两个进程都提出请求使用对方占有的I/O设备时，就会出现死锁。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。6.假设一个磁盘有200个柱面，编号为0~199，当前存取臂的位置是在143号面上，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、102、175、130，试问：为完成上述请求，采用下列算法时存取臂的顺序是什么？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）+（177-91）+（177-94）+（150-94）+（150-102）+（175-102）+（175-130）=565(2).最短寻道时间优先（SSTF）答：移动顺序：143、147、150、130、102、94、91、86、175、177移动总量是：（147-143）+（150-147）+（150-130）+（130-102）+（102-94）+（94-91）+（91-86）+（175-86）+（177-175）=162(3).扫描算法（SCAN）答：移动顺序：143、147、150、175、177、130、102、94、91、86移动总量是：（147-143）+（150-147）+（175-150）+（177-175）+（177-130）+（130-102）+（102-94）+（94-91）+（91-86）=125(4).循环扫描算法（C—SCAN）答：移动顺序是：143、147、150、175、177、86、91、94、102、130移动总量是：（147-143）+（150-147）+（175-150）+（177-175）+（177-86）+（91-86）+（94-91）+（102-94）+（130-102）=169.7.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：扇区号记录号12345678910ABCDEFGHIJ(1).处理完这10个记录的总时间多少？答：有题目所列条件可知，磁盘的旋转速度为20ms转一周，每个此道有10个记录，因此读出1个记录的时间为20ms/10=2ms。对于表中记录的初始分布，读出并处理记录A需要20ms+4ms=60ms。6ms后读/写头急转到了记录D出，为了读出记录B必须再转8个山区，急需要8*2ms=16ms，记录B的读取时间为2ms，处理时间为4ms，股处理记录B共花时间为：16ms+2ms+4ms=22ms。后续8个记录的读取时间与记录B相同。所以处理10记录的总时间是：9*22ms+6ms=204ms。(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I/O占用整个访问请求时间的比例。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，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%