Вопросы 1.

Прогресс в технологии производства микросхем позволил поместить весь контроллер, включая всю логику доступа к шине, на недорогой чип. Как это повлияло на модель, показанную на рис. 1.6?

2. Возможно ли с учетом скоростей, указанных в табл.

5.1, проводить оцифровку документа на сканере и передавать его по сети стандарта 802.1^ на полной скорости? Обоснуйте ответ.

3. На рис. 5.2, б показан один из способов организации ввода-вывода, отображаемого на пространство памяти, рассчитанный на использование отдельных шин для памяти и устройств ввода-вывода, при котором сначала предпринимается попытка обращения по шине памяти, а в случае неудачи — попытка обращения по шине ввода-вывода. Пытливый студент, изучающий компьютерные технологии, додумался до усовершенствования этой идеи: осуществлять обе попытки параллельно, чтобы ускорить процесс доступа к устройствам ввода-вывода. Как вы оцените эту идею?

4. Объясните компромисс между точными и неточными прерываниями на суперскалярной машине.

5. У DMA-контроллера пять каналов. Контроллер может запрашивать 32-разрядное слово каждые 40 нс. Столько же времени уходит на ответ. Насколько быстрой должна быть шина, чтобы не стать узким местом?

6. Предположим, что система использует DMA для передачи данных с контроллера диска в оперативную память. Также предположим, что при этом на захват шины уходит в среднем £4 наносекунд, а на перенос одного слова по шине — £2 наносекунд ^1 >> £2). После того как центральный процессор запрограммировал контроллер DMA, сколько времени займет передача 1000 слов с контроллера диска в оперативную память:

а) если используется пословный режим;

б) если используется пакетный режим?

Предположим, что передача команды контроллеру диска требует захвата шины для отправки по ней одного слова, а подтверждение передачи данных также требует захвата шины и отправки одного слова.

7. Один из используемых некоторыми DMA-контроллерами режимов предусматривает отправку контроллером устройства слова DMA-контроллеру, который затем выставляет на шине второй запрос на запись в память. Как этот режим может использоваться для копирования из памяти в память? Объясните, в чем преимущества или недостатки использования данного метода вместо использования для копирования из памяти в память центрального процессора.

8. Предположим, что компьютер может считывать слово из памяти или записывать слово в память за 5 нс. Также предположим, что при возникновении прерывания все 32 регистра центрального процессора плюс счетчик команд и слово состояния программы помещаются в стек. Какое максимальное количество прерываний в секунду может обработать эта машина?

9. Создатели архитектур центральных процессоров знают, что создатели операционных систем ненавидят неточные прерывания. Одним из способов угодить разработчикам ОС является прекращение выдачи центральному процессору новых команд при получении сигнала на прерывание, но предоставление возможности всем выполняемым в данный момент командам завершить свою работу и лишь после этого вызвать прерывание. Есть ли у такого подхода какие-нибудь недостатки? Обоснуйте ответ.

10. На рис. 5.7, б прерывание не подтверждается до тех пор, пока на принтер не будет выведен новый символ. А нельзя ли было выдать подтверждение сразу же после запуска процедуры обработки прерывания? Если можно, то назовите одну из причин, по которой это делается в конце, как показано в тексте программы. А если нельзя, то почему?

11. У компьютера есть трехуровневый конвейер (см. рис. 1.7, а). С каждым тактом процессор извлекает из памяти одну команду по адресу, указанному счетчиком команд, и помещает ее в конвейер, увеличивая значение счетчика команд. Каждая команда занимает ровно одно слово памяти. Команды, уже находящиеся в конвейере, продвигаются вперед на один шаг. При возникновении прерывания текущее состояние счетчика команд помещается в стек, а в счетчик команд заносится адрес обработчика прерываний. Затем конвейер смещается на один шаг вправо, и первая команда обработчика прерываний извлекается и помещается в конвейер. Есть ли у такой машины точные прерывания? Обоснуйте ответ.

12. Типичная печатная страница текста состоит из 50 строк по 80 символов в каждой. Представьте себе принтер, способный печатать 6 страниц в минуту, причем время вывода на принтер одного символа настолько мало, что им можно пренебречь. Имеет ли смысл управлять выводом на этот принтер с помощью прерываний, если для печати каждого символа требуется прерывание, полная обработка которого занимает 50 мкс?

13. Объясните, как операционная система может способствовать установке нового устройства без потребности в своей перекомпиляции.

14. На каком из четырех уровней программного обеспечения ввода-вывода выполняются следующие действия:

а) вычисление номеров дорожки, сектора и головки для чтения с диска;

б) запись команд в регистры устройства;

в) проверка разрешения доступа пользователя к устройству;

г) преобразование двоичного целого числа в ASCП-символы для вывода на печать.

15. Локальная сеть используется следующим образом. Пользовательская программа выдает системный вызов, чтобы записать пакеты данных в сеть. Затем операционная система копирует данные в буфер ядра. После этого данные копируются в плату сетевого контроллера. После того как все байты попадают в контроллер, они посылаются по сети со скоростью 10 Мбит/с. Получающий сетевой контроллер сохраняет каждый бит спустя 1 мкс после его отправки. Когда последний бит получен, работа центрального процессора получающего компьютера прерывается и ядро копирует только что прибывший пакет в свой буфер для изучения. Определив, какому пользователю предназначается пакет, ядро копирует данные в пространство пользователя. Если предположить, что каждое прерывание и его обработка занимают 1 мс, размер пакетов равен 1024 байта (если проигнорировать заголовки), а копирование одного байта занимает 1 мкс, то чему будет равна максимальная скорость, с которой один процесс может передавать данные другому процессу? Предположим, что отправитель блокируется, пока получатель не закончит работу и не отправит обратно подтверждение. Чтобы упростить задачу, предположим, что время на оправку подтверждения настолько незначительно, что им можно пренебречь.

16. Почему выходные файлы для печати перед тем, как быть распечатанными, обычно ставятся в очередь на печать, организуемую на диске (то есть подвергаются спулингу)?

17. Какое отклонение цилиндров необходимо для диска со скоростью вращения 7200 об/мин и временем перехода с дорожки на дорожку 1 мс? На каждой дорожке у диска 200 секторов по 512 байт.

18. Скорость вращения диска 7200 об/мин. У него по всему внешнему цилиндру имеется 500 секторов по 512 байт. Сколько времени займет чтение сектора?

19. Вычислите максимальную скорость передачи данных в байтах в секунду для диска, описание которого дано в предыдущей задаче.

20. Система ИАГО уровня 3 может исправлять однобитовые ошибки при помощи только одного диска четности. В чем тогда смысл использования системы ИАГО уровня 2? В конечном счете, она также может исправлять только одну ошибку, но требует для этого большего количества дисков.

21. Система ИАГО может отказать лишь в том случае, если два или более ее дисков потерпят аварию за довольно короткий интервал времени. Предположим, что вероятность аварии одного диска в течение одного часа равна р. Чему равна вероятность отказа в течение этого часа ИАГО-системы, состоящей из Ь дисков?

22. Сравните ИАГО-системы уровней с 0-го по 5-й с точки зрения производительности чтения, производительности записи, накладных расходов при использовании дискового пространства и надежности.

23. Сколько пебибайтов в зебибайте?

24. Почему оптические устройства хранения данных обладают более высокой плотностью записи данных, чем магнитные накопители?

Примечание: этот вопрос требует некоторых знаний физики на уровне средней школы, в частности способов генерации магнитных полей.

25. Какими преимуществами и недостатками обладают оптические диски по сравнению с магнитными?

26. Если контроллер диска записывает получаемые с диска байты в память так же быстро, как и получает их, без внутреннего буферирования, будет ли польза от чередования секторов? Обоснуйте ответ.

27. Если на диске применяется двойное чередование, то нужно ли еще применять отклонение цилиндров во избежание потерь данных при переходе с дорожки на дорожку? Обоснуйте ответ.

28. Рассмотрим магнитный диск, имеющий 16 головок и 400 цилиндров. Этот диск поделен на четыре 100-цилиндровых зоны, где цилиндры разных зон содержат 160, 200, 240 и 280 секторов соответственно. Предположим, что каждый сектор содержит 512 байт, среднее время позиционирования головок между примыкающими друг к другу цилиндрами составляет 1 мс, а диск вращается со скоростью 7200 об/мин. Вычислите:

а) емкость диска;

б) оптимальное отклонение дорожки;

в) максимальную скорость передачи данных.

29. Производитель дисков выпускает два 5-дюймовых жестких диска, у каждого из которых по 10 000 цилиндров. Новый жесткий диск имеет двойную линейную плотность записи по сравнению с более старым диском. Какие свойства у нового диска будут лучше, чем у старого, а какие останутся на прежнем уровне? Ухудшатся ли какие-либо показатели у нового диска?

30. Производитель компьютеров решил переделать таблицу разделов жесткого диска, используемого на Pentium-совместимом компьютере, чтобы дать возможность использования более четырех разделов. Какие последствия повлечет за собой такое изменение?

31. Драйвер диска получает запросы на обращение к цилиндрам в следующей последовательности: 10, 22, 20, 2, 40, 6 и 38. Перемещение блока головок с одного цилиндра на соседний занимает 6 мс.

Сколько потребуется времени на перемещение головок при использовании:

а) алгоритма обслуживания в порядке поступления запросов;

б) алгоритма обслуживания в первую очередь ближайшего цилиндра;

в) алгоритма лифта (сначала блок головок двигается вверх).

Во всех случаях блок головок изначально расположен над цилиндром 20.

32. Небольшое изменение алгоритма лифта для планирования удовлетворения запросов обращения к диску заключается в постоянном сканировании диска в одном и том же направлении. В каком отношении этот модифицированный алгоритм лучше, чем алгоритм лифта?

33. Продавец персональных компьютеров пришел в Юго-Западный амстердамский университет и заявил, что при создании новой партии товара его компанией предприняты значительные усилия для того, чтобы их весия UNIX работала очень быстро. В качестве примера он отметил, что их драйвер диска использует алгоритм лифта, а также выстраивает в очередь несколько запросов в порядке следования секторов в цилиндре. Студент Гарри Хакер под впечатлением сказанного приобрел одно изделие, принес его домой и написал программу для произвольного считывания 10 000 блоков, разбросанных по всему диску. К его изумлению, замеренная им производительность была идентична той, которая им ожидалась от применения алгоритма обслуживания в порядке поступления запросов. Обманул ли его продавец?

34. При рассмотрении стабильных хранилищ данных, использующих энергонезависимую память, был упущен следующий момент. Что получится, если операция стабильной записи будет выполнена, но произойдет сбой, прежде чем операционная система сможет записать номер сбойного блока в энергонезависимую память? Разрушает ли подобное состояние состязательности абстракцию стабильного хранилища данных? Обоснуйте ответ.

35. При рассмотрении стабильных хранилищ данных было показано, что диск может быть возвращен в непротиворечивое состояние (если запись либо уже была завершена, либо еще не начиналась), если центральный процессор откажет в процессе записи. Сработает ли это свойство, если центральный процессор снова откажет в ходе восстановительной процедуры? Обоснуйте ответ.

36. При рассмотрении стабильного хранилища основное предположение заключалось в том, что сбой центрального процессора, повреждающий сектор, приводил к появлению неверного кода ECC. Какие проблемы могут возникнуть в пяти сценариях восстановления после сбоя, показанных на рис. 5.23, если это предположение не будет соблюдаться?

37. На некотором компьютере обработчик прерываний от таймера выполняет свою работу за 2 мс (включая накладные расходы на переключение процессов). Прерывания от таймера поступают с частотой 60 Гц. Какую часть своего времени центральный процессор тратит на таймер?

38. На компьютере используются программируемые часы, работающие в режиме прямоугольного импульса. Какой должна быть емкость регистра хранения при использовании кварцевого генератора с частотой 500 МГц для достижения точности часов, равной:

а) 1 мс (одному такту часов в каждую миллисекунду)?

б) 100 мс?

39. На системе имитируются несколько часов за счет выстраивания общей цепочки из всех невыполненных таймерных запросов, показанной на рис. 5.26. Предположим, что текущий показатель времени равен 5000 и есть невыполненные таймерные запросы для следующих значений времени: 5008, 5012, 5015, 5029 и 5037. Покажите значения заголовков таймеров, текущего времени и следующего сигнала для значений времени 5000, 5005 и 5013. Предположим, что новый (ожидающий) сигнал поступает во время 5017 для значения времени 5033. Покажите значения заголовка таймера, текущего времени и следующего сигнала для значения времени, равного 5023.

40. Многие версии UNIX используют беззнаковое 32-разрядное целое число для учета времени в виде количества секунд, прошедших с исходной точки отсчета. Когда эта система столкнется с переполнением (год и месяц)? Ожидаете ли вы, что это произойдет на самом деле?

41. Графический терминал имеет разрешение 1600 х 1200 пикселов. Для прокрутки окна центральный процессор (или контроллер) должен переместить все текстовые строки вверх, копируя их биты из одной части видеопамяти в другую. Если отдельное окно имеет 80 строк в высоту и 80 символов ширину (всего 6480 символов) и использует знакоместо размером 8 пикселов в ширину и 16 пикселов в высоту, сколько времени займет прокрутка всего окна при времени копирования 50 нс на один байт? Если длина всех строк составляет 80 символов, то какова эквивалентная скорость в бодах для этого терминала? Вывод символа на экран занимает 5 мкс. Сколько строк в секунду может быть отображено?

42. После получения символа DEL (SIGINT) драйвер дисплея очищает всю очередь на вывод для этого дисплея. Почему?

43. Пользователь терминала выдал команду редактору на удаление слова в строке 5, занимающее символьные позиции с 7-й до 12-й включительно. Предполагая, что курсор при выдаче команды не находится в строке 5, какую ANSI эскейп-после- довательность должен выдать редактор, чтобы удалить слово?

44. Разработчики компьютерных систем предполагали, что максимальная скорость перемещения мыши составит 20 см/с. Если один микки равен 0,1 мм, а каждое сообщение мыши занимает 3 байта, чему будет равна максимальная скорость передачи данных при условии, что о каждом микки сообщается отдельно?

45. Основными цветами являются красный, зеленый и синий. Это означает, что любой цвет может быть получен путем линейного наложения этих цветов друг на друга. Может ли существовать цветная фотография, которую невозможно полноценно представить с помощью 24-битового представления цвета?

Один из способов вывода символа на растровый экран состоит в копировании его из таблицы шрифтов с помощью процедуры BitBlt. Предположим, что в каком-то шрифте используются символы размером 16 х 24 пиксела в истинных цветах RGB.

1. Сколько места займет каждый символ в таблице шрифта?

2. Если копирование одного байта занимает 100 нс, включая издержки, чему равна скорость вывода в символах в секунду?

46. Если предположить, что копирование байта занимает 10 нс, сколько времени понадобится для полной перерисовки отображаемого на адресное пространство памяти экрана из 80 символов по 25 строк, работающего в текстовом режиме? Сколько времени понадобится для графического экрана разрешением 1024 х 768 и глубиной цвета 24 бита?

47. В листинге 5.2 показан класс RegisterClass. В соответствующем коде X Window, показанном в листинге 5.1, нет ни такого вызова, ни чего-либо ему подобного. Почему?

48. В тексте был приведен пример вывода на экран прямоугольника с помощью интерфейса Windows GDI

Rectangle(hdc, xleft, ytop, xright, ybottom);

Нужен ли здесь первый параметр (hdc), и если да, то зачем? Ведь координаты прямоугольника задаются явным образом в виде параметров.

49. Терминал тонкого клиента используется для отображения веб-страницы, состоящей из мультфильма размером 400 х 160 пикселов, демонстрирующегося с частотой 10 кадров в секунду. Какую часть потока данных в сети Fast Ethernet со скоростью передачи данных 100 Мбит/с займет демонстрация мультфильма?

50. Подмечено, что система тонкого клиента хорошо работает в тестовом режиме с сетью со скоростью передачи данных 1 Мбит/с. Ожидаются ли какие-нибудь проблемы в многопользовательском режиме работы?

Подсказка: рассмотрите вариант с большим количеством пользователей, просматривающих телепередачу, и таким же количеством пользователей, просматривающих информацию в Интернете.

51. Какие два преимущества и два недостатка свойственны вычислениям с использованием тонких клиентов?

52. Если максимальное напряжение питания центрального процессора Vснижено до значения V/n, его энергопотребление падает до 1/n2 от первоначального значения, а тактовая частота снижается до 1/n от первоначального значения. Предположим, что пользователь вводит данные со скоростью 1 символ в секунду, а центральному процессору для обработки каждого символа требуется 100 мс. Каким будет оптимальное значение n и сколько будет сэкономлено энергии по сравнению с работой без снижения напряжения питания? Предположим, что простаивающий центральный процессор вообще не потребляет электроэнергии.

53. Ноутбук настроен на режим максимального энергосбережения с отключением дисплея и жесткого диска после определенного периода бездействия. Пользователь иногда запускает UNIX-программы в текстовом режиме, а все остальное время использует X Window System. У него вызвало удивление то, что ноутбук работал от аккумуляторной батареи значительно дольше, когда он пользовался программами, работающими исключительно в текстовом режиме. Почему так произошло?

54. Напишите программу, которая имитирует стабильное хранилище данных. Воспользуйтесь двумя большими файлами фиксированного размера на вашем диске для имитации двух дисков.

55. Напишите программу, реализующую три алгоритма перемещения блока головок. Напишите программу драйвера, генерирующую обращения к произвольным цилиндрам с номерами в диапазоне от 0 до 999, запустите все три алгоритма для этой последовательности обращений и распечатайте суммарное расстояние перемещений (в количестве цилиндров), которое необходимо преодолеть при использовании этих трех алгоритмов.

56. Напишите программу, реализующую несколько таймеров при использовании одних часов. Входные данные этой программы должны включать последовательность из четырех типов команд (5 , Т, Е , Р): команда 5 устанавливает текущее время, соответствующее параметру ; команда Т — это такт часов; команда Е планирует сигнал, подаваемый во время ; команда Р выводит на печать значение текущего времени, следующего сигнала и заголовка таймера. Ваша программа должна также выводить на печать отчет о каждом сроке выдачи сигнала.


<< | >>
Источник: Э. ТАНЕНБАУМ Х. БОС. СОВРЕМЕННЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМ Ы 4-е ИЗДАНИЕ. 2015

Еще по теме Вопросы 1.:

  1. Основные ошибки при задавании вопросов. Слишком открытые вопросы.
  2. ВОПРОС О РЕЛИГИИ - ЭТО ВОПРОС О ВЛАСТИ Молитва Господня и семейные порядки
  3. Вопросы без альтернатив, или открытые вопросы
  4. 2.6. Умеем ли мы задавать вопросы? Классификация типов вопросов
  5. § 9 Критика гражданской формы брака. – Вопрос о введении ее в русское законодательство. – Браки у раскольников и вопрос о законности сих браков.
  6. Вопрошающее наблюдение: вопрос без вопроса
  7. 7.1. СКРЫТЫЕ ВОПРОСЫ
  8. 3.3.1. Неструктурированные вопросы
  9. Вопросы
  10. Вопросы
  11. Ключевой вопрос
  12. Наводящие вопросы.
  13. Закрытые вопросы.
  14. Подготовительные вопросы.
  15. Табличные вопросы
  16. Контрольные вопросы
  17. Контрольные вопросы