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一、综合题

1． 设备中断处理程序通常需完成哪些工作？

【答案】设备中断处理程序通常需完成的工作有

（1）唤醒被阻塞的驱动（程序）进程

当中断处理程序开始执行时，首先去唤醒处于阻塞状态的驱动（程序）进程。

（2）保护被中断进程的CPU 环境

通常由硬件自动将处理机状态字PSW 和程序计数器（PC ）中的内容，保存在中断保留区（栈）中，然后把被中断进程的CPU 现场信息（即包括所有的CPU 寄存器，如通用寄存器、段寄存器等内容）都压入中断栈中，因为在中断处理时可能会用到这些寄存器。

（3）分析中断原因、转入相应的设备中断处理程序

由处理机对各个中断源进行测试，以确定引起本次中断的I/O设备，并发送应答信号给发出中断请求的进程，使之消除该中断请求信号，然后将相应的设备中断处理程序的入口地址装入到程序计数器中，使处理机转向中断处理程序。

（4）进行中断处理

对于不同的设备，有不同的中断处理程序。该程序首先从设备控制器中读出设备状态，以判别本次中断是正常完成中断，还是异常结束中断。若是前者，中断程序便进行结束处理；若还有命令，可再向控制器发送新的命令，进行新一轮的数据传送。若是异常结束中断，则根据发生异常的原因做相应的处理。

（5）恢复被中断进程的现场

当中断处理完成以后，便可将保存在中断栈中的被中断进程的现场信息取出，并装入到相应的寄存器中，其中包括该程序下一次要执行的指令的地址N+1、处理机状态字PSW ，以及各通用寄存器和段寄存器的内容。这样，当处理机再执行本程序时，便从N+1处开始，最终返回到被中断的程序。

2． 试说明I/O系统的基本功能。

【答案】为了满足系统和用户的需求，I/O系统应具有以下几方面的内容:

（1）隐藏物理设备的细节；

（2）与设备的无关性；

（3）提高处理机和I/O设备的利用率；

（4）对I/O设备进行控制；

（5）确保对设备的正确共享；

（6）错误处理。

其中，第一、二方面的功能是方便用户使用I/O设备；第三、四方面的功能是用于提高CPU 和I/O设备的利用率；第五、六方面的功能是为用户在共享设备时提供方便。

3． 为什么说依靠提高CPU 时钟频率提高计算机运算速度的方法已接近了极限？

【答案】因为CPU 所运算的指令或数据及其结果都是以电子信号的方式，通过传输介质送入或送出。因此，在一个时钟周期内，应至少保证信号在传输介质中能完成一个往返的传输。换言

CPU 的时钟频率将受限于信号在介质上的传输时间。之，电子信号在真空中的传输速度是30cm/ns，而在铜线或光纤中的传输速度大约是20cm/m。这意味着，对于1GHz 的计算机，信号的路径长度不能超过对于100GHz 的计算机，则不能超过2mm ; 对于的计算机，则传输介质的长度必须在以下。显然，这对缩小元器件体积的要求越来越高。

4． 有哪几种I/O控制方式? 各适用于何种场合？

【答案】I/O控制方式共有四种

（1）程序I/O方式

早期的计算机系统中由于无中断机构，处理机对I/O设备的控制采取程序I/O方式，或称忙-等待方式。在程序I/O方式中，由于CPU 的高速性和I/0设备的低速性，致使CPU 的绝大部分时间都处于等待I/0设备完成数据I/O的循环测试中，造成对CPU 的极大浪费，现在这种方式已基本被淘汰。

（2）中断驱动I/O控制方式

即当某进程要启动某个I/O设备工作时，便由CPU 向相应的设备控制器发出一条I/O命令，然后立即返回继续执行原来的任务。设备控制器于是按照该命令的要求去控制指定I/O设备。此时，CPU 与I/O设备并行操作。中断驱动方式可以成百上千倍地提高CPU 的利用率，它适用于具有中断机构的计算机系统。

（3）直接存储器访问（DMA ）I/O控制方式

DMA 方式较之中断驱动方式，又是成百上千倍地减少了CPU 对I/O设备的干预，进一步提高了CPU 与I/O设备的并行操作程度，它适用于具有DMA 控制器的计算机系统中。

（4）I/O通道控制方式

这种控制方式可实现CPU 、通道和I/O设备三者的并行操作，从而更有效地提高整个系统的资源利用率，它适用于具有通道程序的计算机系统。

5． 试说明在树形目录结构中线性检索法的检索过程，并给出相应的流程图。

【答案】在树型目录中，用户提供的文件名是由多个文件分量名组成的路径名，此时需对多级目录进行查找。假定用户给定的文件路径名是/usr/ast/mbox，则查找Aisr/ast/mbox文件的过程如下:

（1）系统应先读入第一个文件分量名mr ，用它与根目录文件（或当前目录文件）中各目录项中的文件名顺序地进行比较，从中找出匹配者，并得到匹配项的索引结点号A1, 然后从A1号索引结点中得知usr 目录文件放在D1号盘块中，将该盘块内容读入内存；

（2）系统再将路径名中的第二个文件分量ast 读入，用它与放在D1盘块中的第二个目录文件中各个目录项的文件名顺序进行比较，又得到匹配项，从中得到ast 目录文件放在A2号索引结点中，再从A2号索引结点中得知/usr/ast是存放在D2号盘块中，再读入D2号盘块；

（3）系统又将该文件中的第三个分量名mbox 读入，用它与第三级目录文件/usr/ast中各目录

项中的文件名进行比较，最后得到/usr/ast/mbox是存放在A3号索引结点中。目录查询到此结束；

（4）如果在顺序查找过程中发现有一个文件分量名未能找到，则应停止查找，并返回文件未找到信息。

流程图如图所示:

图

6． 有一计算机系统利用图所示的位示图来管理空闲盘块。盘块的大小为1KB ，现要为某文件分配两个盘块，试说明盘块的具体分配过程。

图 某计算机系统的位示图

【答案】分配两个盘块的过程如下:

（1）顺序扫描位示图，找到第一个值为0的二进制位，得到行号列号