【答案解析】论述题1
1．设备管理是指计算机系统中除了CPU和内存以外的所有输入/输出设备的管理。除了进行实际I/O操作的设备外，也包括了诸如设备控制器、DMA控制器、中断控制器、通道等支持设备。设备管理是操作系统重要而又基本的组成部分，特别是在一个多用户，配备种类繁多的输入/输出设备的计算机系统中，更需要对这些设备进行统一的管理。
2．设备的分类
现代计算机系统配有各种类型的外部设备，除了显示器、键盘、打印机、磁带、磁盘等外，又出现了光盘、扫描仪、图形数字化仪、鼠标、激光打印机、声音输入输出设备等，种类繁多，可以从不同的角度为它们进行分类。
(1) 按设备的工作特性分类：有存储设备和输入输出；
(2) 按设备上数据组织方式分类：有块设备和字符设备两种；
(3) 按资源分配的角度分类：有独占设备、共享设备和虚拟设备。
3．设备管理的目标和功能
(1) 操作系统设备管理的目标：
向用户提供使用外部设备的方便、统一的接口，按照用户的要求和设备的类型，控制设备工作，完成用户的输入输出请求。
充分利用中断技术、通道技术和缓冲技术，提高CPU与设备、设备与设备之间的并行工
作能力，以充分利用设备资源提高外部设备的使用效率。
设备管理就是要保证在多道程序环境下，当多个进程竞争使用设备时，按照一定的策略分配和管理设备，以使系统能有效不紊地工作。
(2)设备管理的功能：
为实现上述目标，设备管理应具有如下功能：
设备分配和回收；
管理输入/输出缓冲区；
设备驱动，涉及物理I/O操作；
外部设备中断处理：
虚拟设备及其实现。
4．输入输出控制方式：
外部设备虽然种类繁多，但它们都是在主机的控制下进行工作的。CPU对外部设备控制方式主要有以下四种：
(1) 循环测试I/O方式：利用I/O测试设备的忙闲。若设备不忙，则执行输入或输出指令：若设备忙，则I/O测试指令不断对该设备进行测试，直到设备空闲为止。这种方式使CPU花费很多时间在I/O是否完成的循环测试中，造成极大浪费。
(2) 中断处理方式：引入中断之后，每当设备完成I/O操作，便以中断请求方式通知CPU，然后进行相应处理。但由于CPU直接控制输入输出操作，每传送一个单位的信息，都要发生一次中断，因而仍然消耗大量CPU时间。
(3) 直接内存存取(DMA)方式：DMA方式用于高速外部设备与内存之间批量数据的传输。它使用一个专门的DMA控制器，采用偷窃总线控制权的方法，由DMA控制器发送出内存地址和发出内存读、内存写或者设备读，设备写的控制信号来完成内存与设备之间的直接数据传送，而不用CPU干预。当本次DMA传送的数据全部完成时，才产生中断，请求 CPU进行结束处理。
(4) 通道方式：通道是n个用来控制外部设备工作的硬件机构，相当于一个功能简单的处理机。通道是独立于CPU的，专门负责数据输入输出传输工作，它对外部设备实现统一管理，代替CPU对I/O操作进行控制，从而使CPU操作可以与CPU并行工作。通道是实现计算和传输并行的基础，以提高整个系统的效率。
论述题2
1．试陈述软件测试的基本任务和方法。
软件测试是软件开发过程中的重要阶段，是软件质量保证的重要手段。其任务可归纳为三个方面：预防软件发生错误，发现改正程序错误及提供错误诊断信息。
目前，软件测试的方法有三种：动态测试、静态测试和正确性证明。
2．简述黑箱测试和白箱测试的内容和方法。
黑箱测试是一种功能测试，测试时完全不考虑程序内部细节、结构和实现方式，吸检验
程序结果与说明书的一致性。测试实例设计完全以说明书为准。黑箱测试不关心程序内部的逻辑，而只是根据程序的功能说明来设计测试用例。在使用黑箱法时，手头只需要有程序功能说明就可以了。黑箱法分以下几种：等价分类法、边缘值分析法、因果图法、错误推测法。白箱测试是一种结构测试，它与程序内部结构相关，要利用程序的结构实现细节知识设计测试实例。它将涉及程序设计风格、控制方法、源语句、数据库设计、编码细节。白箱测试时将包括：
语句测试——要求程序中每个语句最少检查一次：
分支测试——要求程序中每个分支路径最少检查一次；
路径测试——要求程序中每条路径最少检查一次。
白箱测试考虑的是测试实例对程序内部逻辑的覆盖程度。为了衡量测试的覆盖程度，需要建立一些标准。覆盖程序从低到高分别为：语句覆盖、判定覆盖、条件覆盖、判定/条件覆盖及条件组合覆盖。
3．陈述软件测试过程的基本组成，并介绍各种测试对象的测试内容和方法。
(1) 单元测试：通过测试发现该模块单元的子程序或过程的实际功能与该模块的功能和接口的描述是否相符，以及是否有编码错误存在。
(2) 集成测试：集成测试是在组装软件模块的同时，进行测试以查找与接口有关的错误。组装模块的过程可以分为自顶向下组装法和自底向上组装法。
(3) 有效性测试：有效性测试是指：当软件的运行达到了用户的期望时，则认为软件是有效的。
(4) 系统测试：系统测试是指将软件系统与硬件，外设或其他系统元素结合在一起，对整个软件系统进行测试。
(5) 验收测试：系统测试通过后，用户根据合同进行验收测试，确定系统功能和性能的可接受性。
论述题3
1．数据库的基本任务：
数据库设计是研制数据库及其应用系统的技术，是数据库在应用领域中主要的研究课题。数据库设计是指对于一个给定的应用环境，包括硬件环境和操作系统、数据库管理系统 (DBMS)等软件环境，如何使用这个环境来表达用户的要求，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储数据，满足各种用户的应用需求(信息需求和处理需求)。数据库设计通常是在一个通用的DBMS支持下进行的，即利用现成的DBMS作为开发基础。
2．规范设计的方法将数据库设计分为以下六个阶段：
(1) 需求分析：
(2) 概念结构设计；
(3) 逻辑结构设计；
(4) 数据库物理设计；
(5) 数据库实施；
(6) 数据库运行和维护。
3．数据库设计各阶段的基本任务如下：
(1) 需求分析阶段：主要工作是确定企业组织的目标，从这些目标导出数据库的要求或由管理人员或非管理人员从那里得到这种要求，并把要求整理成所求说明书，应包括数据流
程图、约束条件、技术指标等信息需求说明和处理需求说明。
(2) 概念设计阶段：其主要目的是产生反映企业组织信息需求的数据库概念结构，即概念模型。概念模型不依赖于计算机和具体的DBMS。设计概念模式的过程称为概念设计。
(3) 逻辑设计阶段： 目的是从概念模型导出特定的DBMS可以处理的数据库的逻辑结构 (数据的模式和外模式)。这些模式功能、性能、完整性和一致性约束及数据可扩充性等方面应满足用户提出的要求。
(4) 数据库物理设计阶段：是从一个满足用户信息需求的、已确定的逻辑数据模型研制出一个有效的可实现的物理数据库结构〔存储结构或物理模型〕的过程。物理设计常常包括某些操作约束，如响应时间与存储要求等。
(5) 数据库的实施阶段：主要是根据逻辑设计和物理设计的结果，在计算机上建立实际数据库结构、装入数据、测试和运行。除此之外还包括加强数据库的安全性、完整性控制以及保证一致性和可恢复性等。
(6) 数据库运行与维护阶段：标志着数据库设计和应用开发工作的结束和运行维护阶段的开始。此阶段的主要工作是：维护数据库的安全性和完整性、监测并改善数据库性能、增加新的功能和改正错误。
论述题4
1．奈奎斯特定理的内容：
(1) 奈奎斯特定理描述了有限带宽、无噪声通信信道的最大数据传输速率。
(2) 对于二进制数据信号的最大数据传输速率Rmax，与通信信道带宽B(B=f1，Hz)的关系为：Rmax=2f1(bps)。
对于数据用K个离散的电平值表示的数据信号，则最大数据传输速率与信道带宽的关系为：Rmax=2f1×log2k(bps)
2．带宽为3kHz信道，有8种不同的物理状态来表示数据，最大限制的数据速率：
将k=8，f1＝3kHz，代入R_max=2f1×log2k，得到R_max=18kbps。
3．香农定理的内容：
(1) 香农定理描述了有限带宽，有机热噪声信道的最大传输速率与信道带、信号噪声功率比之间的关系。
(2) 在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，数据传输速率R_maxx与信道带宽B(HZ)信号与噪声功率比S/N关系为：R_max＝B×log2(1+S/N)(bps)
信号与噪声功率比S/N通常以dB(分贝)表示。由于实际使用的信道，信噪比都要足够大，通常用1010g10(S/N)以及分贝为单位计量。
4．带宽为4kHz，信噪比为30dB，信道容量：
由信噪比为30dB，可知：S/N=1000。将B=4kHz和S/N=1000代入R_max=B×log2(1+S/N)，得到R_max=40kbps。