2024年5月31日发(作者：)

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第十一章 I/O管理和磁盘调度

复习题

11.1列出并简单定义执行I/O的三种技术。

·可编程I/O：处理器代表进程给I/O模块发送给一个I/O命令，该

进程进入忙等待，等待操作的完成，然后才可以继续执行。

·中断驱动I/O：处理器代表进程向I/O模块发送一个I/O命令，然

后继续执行后续指令，当I/O模块完成工作后，处理器被该模块中断。如

果该进程不需要等待I/O完成，则后续指令可以仍是该进程中的指令，否

则，该进程在这个中断上被挂起，处理器执行其他工作。

·直接存储器访问（DMA）：一个DMA模块控制主存和I/O模块之间的

数据交换。为传送一块数据，处理器给DMA模块发送请求，只有当整个数

据块传送完成后，处理器才被中断。

11.2逻辑I/O和设备I/O有什么区别？

·逻辑I/O：逻辑I/O模块把设备当作一个逻辑资源来处理，它并不

关心实际控制设备的细节。逻辑I/O模块代表用户进程管理的一般I/O功

能，允许它们根据设备标识符以及诸如打开、关闭、读、写之类的简单命

令与设备打交道。

·设备I/O：请求的操作和数据（缓冲的数据、记录等）被转换成适

当的I/O指令序列、通道命令和控制器命令。可以使用缓冲技术，以提高

使用率。

11.3面向块的设备和面向流的设备有什么区别？请举例说明。

面向块的设备将信息保存在块中，块的大小通常是固定的，传输过程中

一次传送一块。通常可以通过块号访问数据。磁盘和磁带都是面向块的设

备。

面向流的设备以字节流的方式输入输出数据，其末使用块结构。终端、

打印机通信端口、鼠标和其他指示设备以及大多数非辅存的其他设备，都

属于面向流的设备。

11.4为什么希望用双缓冲区而不是单缓冲区来提高I/O的性能？

双缓冲允许两个操作并行处理，而不是依次处理。典型的，在一个进

程往一个缓冲区中传送数据（从这个缓冲区中取数据）的同时，操作系统

正在清空（或者填充）另一个缓冲区。

11.5在磁盘读或写时有哪些延迟因素？

寻道时间，旋转延迟，传送时间

11.6简单定义图11.7中描述的磁盘调度策略。

FIFO:按照先来先服务的顺序处理队列中的项目。

SSTF:选择使磁头臂从当前位置开始移动最少的磁盘I/O请求。

SCAN:磁头臂仅仅沿一个方向移动，并在途中满足所有未完成的请求，直到

。

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它到达这个方向上最后一个磁道，或者在这个方向上没有其他请求为止。

接着反转服务方向，沿相反方向扫描，同样按顺序完成所有请求。

C-SCAN:类似于SCAN，

11.7简单定义图7层RAID。

0：非冗余

1：被镜像；每个磁盘都有一个包含相同数据的镜像磁盘。

2：通过汉明码实现冗余；对每个数据磁盘中的相应都计算一个错误校正码，

并且这个码位保存在多个奇偶校验磁盘中相应的文件。

3：交错位奇偶校验；类似于第二层，不同之处在于RAID3为所有数据磁盘

中同一位置的位的集合计算一个简单的奇偶校验位，而不是错误校正码。

4：交错块分布奇偶校验；对每个数据磁盘中相应的条带计算一个逐位奇偶。

5：交错块分布奇偶校验；类似于第四层，但把奇偶校验条带分布在所有磁

盘中。

6：交错块双重分布奇偶校验；两种不同的奇偶校验计算保存在不同磁盘的

不同块中。

11.8典型的磁盘扇区大小是多少？

512比特

习题

11.1考虑一个程序访问一个I/O设备，并比较无缓冲的I/O和使用缓冲区的I/O。

说明使用缓冲区最多可以减少2倍的运行时间。

如果计算的时间正好等于它的I/O时间（它是最佳环境），操作者和外

围设备同时运行。如果单独运行，只要花费他们的一半时间，设C是整个程

序的计算时间，T为所要求总的I/O时间，因而寄存器最好的运行时间是

max(C,T)，不需要寄存器的运行时间是C+T，

显然（(C+T)/2）≤max(C,T)≤(C+T).

11.2把习题11.1的结论推广到访问n个设备的程序中。

最佳比是（n+1）﹕n

11.3使用与表11.2类似的方式，分析下列磁道请求：27，129，110，186，147，

41，10，64，120。假设磁头最初定位在磁道100处，并且沿着磁道号减

小的方向移动。假设磁头沿着磁道增大的方向移动，请给出同样的分析。

FIFO SSTF SCAN C-SCAN

。

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