设备管理算法实验报告-计算机操作系统教程(第三版).pdfVIP

设备管理算法实验报告

一、实验目的

由于外设资源的有限，需解决进程间的外设共享问题，以提高外设资源的利用率。设备

分配是对进程使用外设过程的管理。

这里有两种作法：

1)在进程间切换使用外设，如键盘和鼠标；

2)2)通过一个虚拟设备把外设与应用进程隔开，只由虚拟设备来使用设备。

二、实验内容

设备分配程序的主要功能是，当某进程向系统提出I/O请求后，设备分配程序按照一

定的策略和设备分配算法，把所要求的设备分配给它。

三、实验原理

1.设备分配原则

设备分配的原则是根据设备特性、用户要求和系统配制情况决定的。

设备分配的总原则

（1）要充分发挥设备的使用效率，尽可能的让设备忙，但又要避免不合理的分配方法造

成进程死锁；

（2）还要做到把用户程序和具体物理设备隔离开来。

静态分配

（1）在用户作业开始执行之前，由系统一次分配该作业所要求的全部设备、控制器和通

道；

（2）一但分配之后就一直为该作业所占用，直到该作业被撤消。

动态分配

动态分配是在进程执行过程中根据进程的请求，由系统按照一定的策略进行分配，用完

立即释放。

2、设备分配机制

设备分配要考虑的因素

为使系统有条不紊地工作，系统必须具有合理的设备分配机制。通常，它与下述四个因

素有关:

(1)I/O设备的固有属性。该设备仅适合于某进程独占还是可供多个进程共享；

(2)系统所采用的分配策略。采用先请求先分配方式，还是按优先数最高者优先的方式；

(3)设备分配中的安全性，不合理的设备分配有可能导致死锁的发生；

(4)与设备的无关性。用户程序与实际分配的物理设备无关。

设备分配技术

（1）独享分配

由于某些设备要求人工干预，有些设备要求较长的预操作时间。对它们采用独享分配

方式。

（2）共享分配

磁盘、磁鼓之类的外存储器，即具有很大的存储容量，其定位操作的时间又短，可为

若干作业所共享。

（3）虚拟分配

采用SPOOLing技术。把原为独享的设备改造成为可共享的设备。

I/O设备的分配算法

I/O设备的分配可采用如下一些算法：

（1）先请求先服务。当有多个进程对同一个设备提出I/O请求时，该算法要求把所有发

出I/O请求的进程，按其发出请求的先后次序排成一个等待该设备的队列。

（2）优先权最高者优先。优先权高的进程优先获得处理机，若对它的I/O请求，也赋予

高的优先权，如果系统本身也希望使用某I/O设备而提出I/O请求，它应比通常用户的I/O

请求具有更高的优先权。对于优先权相同的I/O请求，则按先请求先分配的原则排队。

四、相关数据结构

1设备分配用数据结构

系统对外设的使用涉及以下数据结构：

设备控制表(DCT,DeviceControlTable)：每个设备一张，描述设备特性和状态。反映设

备的特性、设备和控制器的连接情况。DCT的内容主要包括：

设备标识：用来区别不同的设备。

设备类型：反映设备的特性；如：块设备或字符设备。

设备地址或设备号：统一内存编址或单独编址。

设备状态：工作或空闲状态。

等待队列指针：等待使用该设备的进程队列。

I/O控制器指针：指向向该设备相连I/O控制器。

系统设备表(SDT,SystemDeviceTable)：系统内一张，反映系统中设备资源的状态，记录

所有设备的状态及其设备控制表的入口。SDT表项的主要组成：

DCT指针：指向相应设备的DCT；

设备使用进程标识：正在使用该设备的进程标识；

DCT信息：为引用方便而保存的DCT信息，如：设备标识、设备类型等；

控制器控制表(COCT,COntrollerControlTable)：每个设备控制器一张，描述I/O控制器

的配置和状态。如DMA控制器所占用的中断号、DMA数据通道的分配。

通道控制表(CHCT,CHannelControlTable)：每个通道一张，描述通道工作状态。

五、流程图

六、实验代码

usingnamespacestd;

typedefstructnode