第5章  设备管理

一、单项选择题
1. D  2. B  3. D  4. A  5. A  6. D  7. C  8. A  9. C
10.A 11. C 12. B 13. C 14. D 15. C 16. C 17. A 18. C

二、多项选择题
1. A,C,D,E   
2. B,C,E  
3. A,B  
4. A,B,C,D,E

三、判断题
1.[分析]打印机是独占型设备，每次只允许一个作业独占使用。磁盘虽然是共享型设备，但要对它进行读/写操作的话必须先根据信息在磁盘上的位置定位，即把磁头移动到指定的柱面，再等待指定的扇区旋转到磁头位置下。当磁头在进行读/写操作时不能任意地改变磁头的位置，否则会造成错误。所以，磁盘虽是共享型设备，但任何时刻仍最多只允许一个作业进行读/写操作。共享磁盘的含义是指多个作业可以交替地使用磁盘，即一个作业的一次读/写操作结束后才允许另一作业进行读/写操作。故本题的叙述是错误的。
[题解]否。

2.[分析]若采用电梯调度算法对磁盘进行移臂调度，则必须考虑移动臂的移动方向。即总是从移动臂当前位置开始沿着臂的移动方向去选择离当前移动臂最近的那个柱面的访问者。本题没有强调臂的移动方向，故实际上采用的是最短寻找时间优先算法而不是电梯调度算法。
[题解]否。

3.[分析]联机同时外围设备操作的英文名称为Simultaneous Peripheral Operation On Line,取每个单词的首字母可缩写为SPOOL。所以，把联机外围设备操作也称为SPOOL操作。
[题解]是。

4.[分析]操作系统采用SPOOL操作技术把作业信息预先存入到磁盘的输入井中，把作业的执行结果也暂存在磁盘的输出井中。在作业执行中，当用户请求从打印机输出结果时，系统将把结果暂存在输出井中来模拟打印机的工作。这样，作业执行过程中不必直接启动输入机和打印机，而可通过启动磁盘来完成信息的读/写，使用户感到自己拥有速度与磁盘一样快的输入机和打印机。但是，应该注意到作业信息必须通过输入机才能存入输入井，作业执行结束后也必须通过打印机才能把作业执行结果打印输出，只是在作业执行过程中不使用输入机和打印机。如果系统不配置输入机和打印机的话，则操作系统就无法提供虚拟设备。
[题解]否。

四、填空题
1. 独占设备，共享设备
2．静态
3．绝对
4．相对
5．柱面号，磁头号，扇区号
6．移臂，旋转
7．寻找时间，延迟时间，传送时间
8．输人输出
9．输人输出处理机
10．通道程序
11．通道命令
12．通道状态字
13．I／O中断
14．输入井，输出井
15．预输人，井管理，缓输出
16．SPOOL（或斯普林）
17．独占，虚拟
18．输出井

五、问答题
1.［分析］由于在多道程序设计的系统中，用户无法知道哪台设备被其它用户占用了，哪台设备是空闲的，因此，若采用绝对号来指定自己所需使用的设备，那么很可能该设备已被其它用户占用而无法使用；如果要更改设备则必须修改程序。但是，若用户程序中采用“设备类相对号”的方式来指定自己所需使用的设备，那么系统可以根据设备的分配情况从指定的设备类中找出“好的且尚未分配的”设备来进行分配，并建立“设备类相对号”与“绝对号”的对应关系。这样，用户程序中使用由“设备类相对号”指定的逻辑设备，系统根据“绝对号”来启动实际的物理设备。其优点是(1）设备分配灵活，容易满足用户对设备的需求；（2）万一分配给用户的设备在使用中出了故障，系统可用同类的另一台设备来替换，只要更改“设备类相对号”与“绝对号”的对应关系，系统将启动替换后的设备来为用户服务；（3）系统更改设备时不需要用户修改程序，程序执行时总是由系统把用户指定的逻辑设备转换成具体的物理设备。
[题解]用户程序中采用“设备类相对号”的方式来使用设备的优点是：（1）适应性好。系统只要从指定的一类设备中找出“好的且尚未分配的”设备来进行分配，容易满足用户对设备的需求。（2）灵活性强。万一分配给用户的设备在使用中出了故障，系统可用同类的另一台设备来替换，不影响用户程序的继续执行。（3）方便用户。用户程序中用“设备类相对号”指定的设备与实际使用的设备无关，系统分配和更改设备对用户程序没有影响，用户不必为之修改程序。

2．[题解]用户程序中用“设备类相对号”来提出使用设备的要求，系统根据设备的分配情况从指定的设备类中找出“好的且尚未分配的”设备来进行分配。这样，用户编制程序时使用的设备与实际使用的设备是无关的，这种特性称为“设备的独立性”。

3．[题解]设备的静态分配方式是指：在一个作业执行前，把作业要使用的设备分配给作业，当作业得到设备后就可执行，直到作业执行结束时才把所分得的设备归还。系统收回作业所归还的设备后，可把设备再分配给其它需要使用的作业。

4．[分析]由于磁盘的旋转速度是每圈20毫秒，每个盘面被分成10个扇区，因而，读一个扇区的信息需要2毫秒的时间。处理程序每读出一个记录后要花4毫秒进行处理，故在处理程序处理完读出的记录时磁盘又转过了两个记录的位置。现要求处理程序顺序读出记录并处理，因此，每处
理完一个记录后必须等待磁盘把顺序的下一个记录旋转到磁头位置下，即需等待16毫秒时间。在第一个记录已在磁头位置的假设下，顺序处理10个逻辑记录总共需花费的时间应该为：
    2毫秒（读第一个记录）＋4毫秒（处理第一个记录）＋[16毫秒（等待下一个记录）＋2毫秒（读记录）＋4毫秒（处理记录）]* 9
=6毫秒十22毫秒 * 9=204（毫秒）
如果重新安排这10个逻辑记录在磁道上的位置，使得处理程序读出一个记录并处理结束时，磁盘正好把下一个记录的开始位置旋转到磁头下，则处理程序可立即读出下一个记录来处理。这样，顺序读出并处理这10个逻辑记录所花费的时间最短，即每隔两个扇区顺序存放下一个逻辑记录，若第一扇区存放记录A，则把记录B存放在第四扇区，记录C存放在第七扇区，……，依次类推。按照这一方案，处理10个逻辑记录的总时间为：
    [2毫秒（读记录）＋4毫秒（处理记录）］* 10=6毫秒*10=60（毫秒）
显然，把逻辑记录重新安排，读出并处理这10个逻辑记录所花的时间比原来的方案要少得多。调整记录在磁道上位置的方式称“记录的优化分布”，计算机系统中经常采用记录的优化分布来减少输人输出操作中的延迟时间。
[题解[（1）由于每读出一个记录并对它进行处理后磁盘已转过了两个记录的位置，故需等待16毫秒的时间下一个记录才能到达磁头位置下，因而除第一个逻辑记录外，对其余每个逻辑记录都要增加 16毫秒的等待时间，即处理完这 10个逻辑记录所花的总时间为：
    （2＋4）＋（1＋2＋4）*9=204（毫秒）
（2）重新安排这10个逻辑记录，使得处理程序读出一个记录并处理结束时正好使下一个记录能旋转到磁头位置下,那么，处理程序不必等待。处理程序每读出一个记录并处理后就能立即读出下一个记录来处理，这样，处理这10个逻辑记录花费的时间最短。10个逻辑记录的安排可如下调整：

读出并处理完这10个逻辑记录所需时间为：（2＋4）* 10=60（毫秒）

5．[题解」在具有通道结构的计算机系统中，操作系统从启动外围设备到完成输人输出操作后的l／O中断处理，都不必考虑不同类型的物理设备的特性，而使用统一的方法（用通道命令编制通道程序、用“启动I／O”指令启动通道工作、分析通道状态宇等）进行处理。这种不考虑外围设备特性的处理方法称为“设备处理的一致性”。

6．[题解]通道在下列情况下要产生I／O中断：（1）操作正常结束。通道完成了通道程序规定的操作，本次的输入输出操作正常结束。（2）操作异常结束。当执行输人输出操作时发生硬件故障或设备特殊情况，则本次输人输出操作无法继续，以I／O中断告知系统通道出现了异常情况而提前结束操作。

7．［题解］实现虚拟设备必须要有硬件的中断装置和通道技术作支撑，使中央处理器与各种外围设备之间可以并行工作。另外，还要有大容量的磁盘来存放作业信息和作业执行结果。

8. [题解」SPOOL系统由“预输人”、“井管理”、“缓输出”三部分程序组成。
预输人程序把作业流中的作业信息传送到输人并保存；井管理程序把作业执行中需要的信息从输人井读出并传送给作业，把作业执行时产生的结果保存到输出井中；缓输出程序把保存在输出井中的作业执行结果打印输出。

9．［题解」实现SPOOL操作后，由于作业信息已经全部存放在输入井中，所以作业执行中不必再启动输人机而可以从磁盘上读取信息。同样，作业执行的结果也不是直接从打印机上输出而是被暂存到输出井中，直到作业执行结束后才使用打印机打印结果。因而，系统只要有一台输入机来输人作业信息和一台打印机输出执行结果就行了，多个作业同时执行时不需直接启动输入机和打印机，它们都是从共享的磁盘上存取信息。

10．[题解」提供虚拟设备后，每个作业请求输人信息时系统将其转换成从磁盘上读信息，作业请求输出结果时系统将其转换成把结果保存到磁盘上。因而，作业执行中不再与低速的输人机、打印机打交道，而被转换成从磁盘上读／写信息，其效果好像作业在使用传输速度与磁盘一样快的输人机和打印机。显然，这就大大加快了作业的执行速度。

11．[分析」脱机外围设备操作是指对外围设备的操作不受主计算机的控制，外围设备独立于主计算机，需增加手工操作才能完成信息的传送。联机同时外围设备操作是指在主计算机控制下实现各种外围设备的并行工作，既减少了手工操作，又提高了设备的利用率。
[题解」脱机外围设备操作与联机同时外围设备操作的本质区别是：