第6章教材习题解答
1．基本概念和术语
存储设备、输入／输出设备、虚拟设备、设备独立性
存储设备——它们主要是计算机用来存储信息的设备，如磁盘（硬盘和软盘）、磁带等。
输入设备是计算机用来接受来自外部世界信息的设备，例如终端键盘输入、卡片输入机、纸带输入机等。
输出设备是将计算机加工处理好的信息送向外部世界的设备，例如终端屏幕显示或打印输出部分、行式打印机、卡片输出机等。
虚拟设备是利用某种技术把独占设备改造成可由多个进程共用的设备，这种设备并非物理上变成了共享设备，而是用户使用它们时“感觉”它是共享设备。
设备独立性就是用户程序应与实际使用的物理设备无关，由操作系统考虑因实际设备不同而需要使用不同的设备驱动程序等问题。
2．基本原理和技术
（1）UNIX/Linux系统中主次设备号各表示什么含义？
UNIX/Linux系统中主设备号表示设备类型，次设备号表示同类设备中的相对序号。
（2）为什么要引入缓冲技术？设置缓冲区的原则是什么？
引入缓冲技术的主要目的是：①缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾；②提高它们之间的并行性；③减少对CPU的中断次数，放宽CPU对中断响应时间的要求。
设置缓冲区的原则是：如果数据到达率与离去率相差很大，则可采用单缓冲方式；如果信息的输入和输出速率相同（或相差不大）时，则可用双缓冲区；对于阵发性的输入、输出，可以设立多个缓冲区。
（3）一般I/O软件系统的层次是怎样的？
I/O软件系统分为如下4个层次：①中断处理程序；②设备驱动程序；③与设备无关的操作系统I/O软件；④用户级I/O软件。
（4）操作系统中设备管理的功能是什么？
操作系统中设备管理的功能是：监视设备状态；进行设备分配；完成I/O操作；缓冲管理与地址转换。
（5）设备分配技术主要有哪些？常用的设备分配算法是什么？
设备分配技术主要有：独占分配、共享分配和虚拟分配。
常用的设备分配算法是：先来先服务算法和优先级高的优先服务算法。
（6）SPOOLing系统的主要功能是什么？
SPOOLing系统的主要功能是：将独占设备改造为共享设备，实现了虚拟设备功能。
（7）处理I/O请求的主要步骤是什么？
处理I/O请求的主要步骤是：用户进程发出I/O请求；系统接受这个I/O请求，转去执行操作系统的核心程序；设备驱动程序具体完成I/O操作；I/O完成后，系统进行I/O中断处理，然后用户进程重新开始执行。
（8）设备驱动程序的主要功能是什么？它在系统中处于什么位置？
设备驱动程序的功能主要有：接受用户的I/O请求；取出请求队列中队首请求，将相应设备分配给它；启动该设备工作，完成指定的I/O操作；处理来自设备的中断。
设备驱动程序在系统中处于核心空间，位于设备控制器的上层，目的是对核心I/O子系统隐藏各个设备控制器的差别。
（9）Linux系统中对设备怎样管理？
Linux系统中对设备管理具有下列共性：①每个设备都对应文件系统中的一个索引节点，都有一个文件名；②应用程序通常可以通过系统调用open( )打开设备文件，建立起与目标设备的连接；③对设备的使用类似于对文件的存取；④设备驱动程序是系统内核的一部分，它们必须为系统内核或者它们的子系统提供标准的接口；⑤设备驱动程序利用一些标准的内核服务，如内存分配等。
（10）简述Linux系统中配置网卡的大致步骤。
Linux系统中配置网卡的大致步骤如下：
①打开机器电源，将Linux系统启动。
②配置网络参数。
在“控制面板”窗口上双击“网络”图标。
在弹出的窗口中配置网络参数，单击“确定”。
③网卡自动检测。
在出现“网卡配置”对话框中，对配置的网卡进行自动检测；按照所连网络的网络管理机构统一的规定，将参数填入相应的数据框中，如“网关”、“域名服务器”等。
上述参数配置好后，单击“确定”按钮，使得网络参数设置生效。
④重新启动，双击主窗口上的“浏览器”，可以利用网络提供的各种服务功能。
3．思考题
假设一个磁盘有200个磁道，编号从0～199。
当前磁头正在143道上服务，并且刚刚完成了125道的请求。
如果寻道请求队列的顺序是：
86, 147, 91, 177, 94, 150, 102, 175, 130
问：为完成上述请求，下列算法各自磁头移动的总量是多少？
①FCFS ②SSTF ③电梯法
解：
（1）采用先来先服务磁盘调度算法FCFS，进行调度的情况为：从143道开始
下一磁道移动磁道数
86 147 91 177 94 150 102 175 130 57 61 56 86 83 56 48 73 45
磁头移动总量为565。
（2）采用最短寻道时间优先磁盘调度算法SSTF，进行调度的情况为：从143道开始
下一磁道移动磁道数
147 150 130 102 94 91 86 4 3 20 28 8 3 5
磁头移动总量为162。
（3）采用电梯磁盘调度算法，进行调度的情况为：从143道开始
下一磁道移动磁道数
147 150 175 177 130 102 94 91 86 4 3 25 2 47 28 8 3 5
磁头移动总量为125。