操作系统--课堂问答笔记24--习题答案

痛定思痛。 2023-02-09 10:26 7阅读 0赞

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【5-5、5-6、5-7】

### **1、逻辑设备名到物理设备名映射的实现** ###

答：在逻辑设备表LUT的每个表目中包含了三项：逻辑设备名、物理设备名和设备驱动程序的入口地址。如下图。当进程用逻辑设备表请求分配I/O设备时，系统根据当时的具体情况，为它分配一个相应的物理设备。同时，在逻辑设备表中建立一个表目（即在逻辑设备表中增加一行），填上应用程序中使用的逻辑设备名和系统分配的物理设备名，以及该设备驱动程序入口地址。当以后进程再利用该逻辑设备名请求I/O操作时，系统通过查找LUT，便可以找到该逻辑设备所对应的物理设备和该设备的驱动程序。

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在系统中可采取两种方式设置逻辑设备表： 1）是在整个系统中只设置一张LUT；2）是为每个用户设置一张LUT。

### **2、简述假脱机系统（SPOOLing技术）** ###

答：SPOOLing系统的组成：

输入井和输出井：输入井和输出井的存储区域是在磁盘上开辟出来的。输入/输出井中的数据一般以文件的形式组织管理，这些文件称之为井文件。一个文件仅存放某一个进程的输入或输出数据，所有进程的数据输入或输出文件链接成一个输入输出队列。

输入缓冲区和输出缓冲区：输入缓冲区和输出缓冲区的存储区域是在内存中开辟出来的。主要用于缓和**CPU和磁盘****（不是设备）**之间速度不匹配的矛盾。输入缓冲区用于暂存有输入设备传送的数据，之后再传送到输入井；输出缓冲区同理。

输入进程SPi和输出进程SPo：输入进程也称为预输入进程，用于将用户进程要求的数据从输入设备传送到输入缓冲区，再放到输入井。当CPU需要这些数据的时候，直接从输入井将数据读入内存。反之，输出同理。

井管理进程：控制作业与输入/输出井之间信息的交换

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该技术是利用专门的外围控制机，先将低速I/O设备上的数据传送到高速磁盘（**磁盘相对于外部设备而言：高速，相对于处理机而言：低速**）上，或者相反（即输出：数据由磁盘到设备）。这样当处理机需要输入数据时，便可以直接从磁盘中读取数据（而不是直接读取设备），极大地提高了输入速度。反之，在处理机需要输出数据时，也可以很快的速度把数据先输出到磁盘上（而不是直接写到设备），处理机便可去做自己的事情。

下面是利用SPOOLing技术实现打印输出的例子：

SPOOLing系统接收到用户进程的打印输出请求后：

由输出进程在输出井中为之申请一个空闲磁盘块区，并将要打印的数据送入其中；

输出进程再为用户进程申请一张空白的用户请求打印表，并将用户的打印要求填入其中，再将该表挂到请求打印队列上。

当打印机空闲时，输出进程将从请求打印队列的队首取出一张请求打印表，再从输出井把数据送到内存缓冲区，启动打印机打印输出。打印完后，输出进程继续检查请求打印队列……

### **3、简述设备处理程序的功能。** ###

答：设备处理程序通常又称为设备驱动程序，它是I/O系统的高层与设备控制器之间的通信程序，其主要任务是接收上层软件（即设备独立性软件）发来的抽象I/O要求，如read或write命令，再把它转换为具体要求后，发送给设备控制器，启动设备去执行；反之，它也将由设备控制器发来的信号传送给上层软件。由于驱动程序与硬件直接密切相关，故通常应为每一类设备配置一种驱动程序。例如：打印机和显示器需要不同的驱动程序。

下面是I/O系统的层次结构：

![20200518154348414.png][]

设备处理程序的主要功能：

1) 接收由与设备无关的软件发来的命令和参数，并将命令中的抽象要求转换为与设备相关的低层操作序列。

2) 检查用户I/O请求的合法性，了解I/O设备的工作状态，传递与I/O设备操作有关的参数，设置设备的工作方式。

3) 发出I/O命令，如果设备空闲，便立即启动I/O设备，完成指定的I/O操作；如果设备忙碌，则将请求者的请求块挂在设备队列上等待。

4) 及时响应由设备控制器发来的中断请求，并根据其中断类型，调用相应的中断处理程序进行处理。

5）对于有通道的计算机，驱动程序还应该根据用户 I/O 请求自动构成通道程序。

### **4、描述磁盘存储器管理的主要任务。** ###

答：为文件分配必要的存储空间，使得每个文件“各得其所”；合理组织文件的存储方式以提高文件的访问速度；提高磁盘存储空间的利用率；提高I/O速度以改善文件系统的性能、采取必要的冗余措施（增加多余的重复文件）保证文件存储的可靠性。

### **5、理解磁盘访问时间的构成** ###

答：首先参考磁盘结构图：

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要读取的数据在磁盘的某个磁道上的某个扇区中，写入也是一样

磁盘访问时间=寻道时间Ts+旋转延迟时间Tr+传输时间Tt

①寻道时间：该时间是启动磁臂的时间s与读写磁头移动 n条磁道所花费的时间之和。 即：Ts = m\*n + s，其中，m是一常数，与磁盘驱动器的速度有关；

②旋转延迟时间：是指定扇区移动到磁头下面所经历的时间。不同的磁盘类型中，旋转速度至少相差一个数量级，如转速15000r/min的硬盘Tr为2ms; 转速300或600r/min的软盘Tr为50~100ms；

③传输时间：是指数据从磁盘读出或向磁盘写入经历的时间。若每次读/写的权字节数为b，磁盘每秒钟的转速为r，一条磁道上的字节数为N，则Tt=b/(r\*N)

[Link 1]: https://www.icourse163.org/learn/NJTU-1003245001?tid=1207701201#/learn/announce
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