操作系统13章（个人笔记）

1、在下面的IO控制方式中，需要CPU干预最少的方式是I0通道控制方式。

2、字符设备不可寻址到字节，独占设备可能引起死锁，共享设备不会，共享设备是一段时间内可同时访问，而不是同一时间。共享设备必须是可寻址和可随机访问的设备。

3、磁盘IO控制主要采取DMA方式

4、在设备控制器中用于实现对设备控制功能的是I0逻辑

5、DMA是在IO设备和主存之间建立一条直接数据通路。

6、通道又称IO处理机，用于实现内存和外设之间的信息传输。

7、如果IO设备与存储设备进行数据交换不经过CPU完成，这种数据交换方式是DMA和通道

8、DMA控制器有：命令状态寄存器、数据寄存器、内存地址寄存器，没有堆栈指针寄存器

9、通道控制设备控制器，设备控制器控制设备工作。

10、所有设备的启动工作都是由系统统一做的；通道是硬件，不是软件；通道的IO中断由设备管理负责；通道程序是存放在主存的

11、本地用户通过键盘登录系统时，通过键盘输入信息的程序是中断处理程序

12、通道完成了通道程序的执行后，产生中断

13、同一种设备可用一个设备驱动程序

14、将系统调用参数翻译成设备操作命令的工作由设备无关的操作系统软件（设备独立性软件）完成

15、IO软件层次：用户层、设备独立性软件、设备驱动程序、中断处理程序，此外还有硬件

用户层：用库函数进行接口调用

设备独立性软件：会将用户请求翻译成格式化的IO请求，并通过系统调用请求操作系统的内核服务

设备驱动程序：主要负责对硬件设备进行控制（设置寄存器；检查设备状态；检查用户是否有权限；将抽象的请求转化为具体的符号实际设备的请求，即响应由控制器和通道发来的中断请求；传递参数）

中断处理程序：

硬件：

16、控制IO设备和IO操作（I0控制器（又称设备控制器），IO逻辑）

17、从磁盘读到内存的过程顺序是：初始化DMA控制器并启动磁盘、从磁盘传输一块数据到内存缓冲区、DMA控制器发出中断请求、执行DMA结束中断服务程序

18、系统正确处理IO请求的流程是：用户程序；系统调用处理程序（设备独立性软件）；设备驱动器；中断处理程序。

19、计算数据所在磁盘的柱面号、磁头号、扇区号的程序是设备驱动程序

20、文本打印页面有50行，每行80个字符，假定标准打印机每分钟能打印6页，向打印机的输出寄存器中写一个字符的时间很短，可忽略不计。如果每打印一个字符都需要花费50微秒的中断处理时间，则使用中断驱动IO方式运行这台打印机，中断的系统开销占CPU的百分比为2%（答案）。解题思路：中断总时间：50*80*6*50微秒；CPU开销1分钟换算为微秒：60*1000*1000微秒。中断总时间除以CPU1分钟开销，得0.02。

21、某操作系统采用中断驱动IO控制方式，中断时CPU用1ms来处理中断请求，其它时间CPU完全来计算，若系统时钟中断频率为100HZ，则CPU利用率为90% 

22、设备独立性是指用户编程时使用的设备与实际使用的设备无关

23、程序员使用系统调用打开IO设备时，通常使用的设备标识是逻辑设备名

24、改善IO设备性能的方式有：重排IO请求次序；优化文件物理块的分布；预读和滞后写；不能改善IO设备性能的是：在一个磁盘上设置多个分区。

25、缓冲技术的缓冲池在主存（又称内存）中

26、如果IO所花费的时间比CPU的处理时间短得多，则缓冲区几乎无效

27、

28、某文件占10个磁盘块，现在把该文件磁盘块逐个读入主存缓冲区，并送用户区进行分析。假设一个缓冲区与一个磁盘块大小相同，把一个磁盘块读入缓冲区的时间是100微秒，将缓冲区的数据传送到用户区的时间是50微秒，CPU对一块数据进行分析的时间是50微秒。在单缓冲区和双缓冲区结构下，读入并分析完该文件的时间是1550微秒，1100微秒。

29、设系统缓冲区和用户工作区均采用单缓冲，从外设读入1个数据块到系统缓冲区的时间为100，从系统缓冲区读入1个数据块到用户工作区的时间为5，对用户工作区中的1个数据块进行分析的时间为90，进程从外设读入并分析2个数据块的最短时间是300。

30、对于速率为9.6KB/S的数据通信而言，如果设置一个具有8位的缓冲寄存器，则CPU中断时间和响应时间内大约为0.8ms,0.1ms。

对于中断时间，数值越大，说明中断间隔越大，效率越高，即中断少了。

31、虚拟设备靠SPOOLing技术来实现

32、SPOOLing技术的主要目的是提高独占用户设备的利用率

33、SPOOLING系统由下列程序组成:预输入程序、井管理程序和缓输出程序。

34、SPOOLing技术的叙述中如下

（1）解决了独占设备利用率低的问题（正确）

（2）没有解决了CPU的速度和设备速度的差异性（错误，解决了的）

（3）SPOOLing技术需要利用磁盘空间作为缓冲（正确）

（4）SPOOLing技术可用于打印机的管理

35、独占设备采用静态分配

共享设备采用动态分配方式

打印机、扫描仪等属于独占设备

共享设备是指一个作业尚未撤离，另一个作业即可使用，但每一刻只有一个作业（核心是表面上一段时间并发，实际精确到每一刻无法一起作业）

36、SPOOLing技术的系统中，用户的打印数据首先被送到磁盘固定区域

37、在设备管理子系统中，引入缓冲区的目的：

（1）缓和CPU和IO设备间速度不匹配的矛盾

（2）减少对CPU的中断频率，放宽对CPU中断响应时间的限制

（3）解决基本数据单元大小不匹配（即数据粒度），小的组装成大的，大的亦可拆解位小的。

（4）提高CPU和IO设备之间的并行性

38、下面设备管理中，以下是正确的：

（1）设备管理使用户能独立于具体设备的复杂物理特性（方便使用）

（2）设备管理可提高CPU和设备、设备和设备之间的并行工作能力

（3）操作系统对用户屏蔽了具体内部实现的IO操作细节

（4）操作系统应尽量提供统一的接口

39、对于提高IO性能：

静态分配不可以

异步IO可提高

DMA方式可提高（直接存储访问，direct memory access）

缓冲技术可提高

40、补充题：

（1）在采用时间片轮转调度时（时间片单位为1），某进程拥有9个用户级线程（应用程序支持用户级的，系统看不到，用户空间可见，时间片直接分配给进程，然后由进程自己调度，所以该进程占用的时间片是1），所以答案是该进程占用的时间是1

用户线程由线程库调度（并发由线程库里的线程调度器来调度）

内核不知道用户线程的

（2）如果题目改为内核级线程，该进程占用时间就是9