[计算机]第5章设备管理 操作系统.ppt

　　2．控制器控制表、通道控制表和系统设备表 　　(1) 控制器控制表(COCT)。系统为每一个控制器都设置了一张用于记录本控制器情况的控制器控制表，如图5-21(a)所示。 　　(2) 通道控制表(CHCT)。每个通道都配有一张通道控制表，如图5-21(b)所示。 　　(3) 系统设备表(SDT)。这是系统范围的数据结构，其中记录了系统中全部设备的情况。每个设备占一个表目，其中包括有设备类型、设备标识符、设备控制表及设备驱动程序的入口等项，如图5-21(c)所示。 图5-21　COCT、CHCT和SDT 5.5.2　设备分配时应考虑的因素 　　为了使系统有条不紊地工作，系统在分配设备时，应考虑这样几个因素: ① 设备的固有属性；② 设备分配算法；③ 设备分配时的安全性；④ 设备独立性。 　　1．设备的固有属性 　　在分配设备时，首先应考虑与设备分配有关的设备属性。设备的固有属性可分成三种: 第一种是独占性，是指这种设备在一段时间内只允许一个进程独占，此即第二章所说的“临界资源”； 第二种是共享性，指这种设备允许多个进程同时共享； 第三种是可虚拟设备，指设备本身虽是独占设备，但经过某种技术处理，可以把它改造成虚拟设备。 　　2．设备分配算法 　　对设备进行分配的算法，与进程调度的算法有些相似之处，但前者相对简单，通常只采用以下两种分配算法： 　　(1) 先来先服务。 　　(2) 优先级高者优先。 　　3．设备分配中的安全性 　　从进程运行的安全性考虑，设备分配有以下两种方式。 　　1) 安全分配方式 　　在这种分配方式中，每当进程发出I/O请求后，便进入阻塞状态，直到其I/O操作完成时才被唤醒。在采用这种分配策略时，一旦进程已经获得某种设备(资源)后便阻塞，使该进程不可能再请求任何资源，而在它运行时又不保持任何资源。因此，这种分配方式已经摒弃了造成死锁的四个必要条件之一的“请求和保持”条件，从而使设备分配是安全的。其缺点是进程进展缓慢，即CPU与I/O设备是串行工作的。 　　2) 不安全分配方式 　　在这种分配方式中，进程在发出I/O请求后仍继续运行，需要时又发出第二个I/O请求、 第三个I/O请求等。仅当进程所请求的设备已被另一进程占用时，请求进程才进入阻塞状态。这种分配方式的优点是，一个进程可同时操作多个设备，使进程推进迅速。 其缺点是可能造成死锁。因此，在设备分配程序中，还应再增加一个功能，以用于对本次的设备分配是否会发生死锁进行安全性计算，仅当计算结果说明分配是安全的情况下才进行设备分配。 5.5.3　独占设备的分配程序 　　1．基本的设备分配程序 　　1) 分配设备 　　首先根据I/O请求中的物理设备名，查找系统设备表(SDT)，从中找出该设备的DCT，再根据DCT中的设备状态字段，可知该设备是否正忙。若忙，便将请求I/O进程的PCB挂在设备队列上；否则，便按照一定的算法来计算本次设备分配的安全性。如果不会导致系统进入不安全状态，便将设备分配给请求进程；否则，仍将其PCB插入设备等待队列。 　　2) 分配控制器 　　在系统把设备分配给请求I/O的进程后，再到其DCT中找出与该设备连接的控制器的COCT，从COCT的状态字段中可知该控制器是否忙碌。若忙，便将请求I/O进程的PCB挂在该控制器的等待队列上；否则，便将该控制器分配给进程。 　　3) 分配通道 　　在该COCT中又可找到与该控制器连接的通道的CHCT，再根据CHCT内的状态信息，可知该通道是否忙碌。若忙，便将请求I/O的进程挂在该通道的等待队列上；否则，将该通道分配给进程。只有在设备、 控制器和通道三者都分配成功时，这次的设备分配才算成功。然后，便可启动该I/O设备进行数据传送。 　　2．设备分配程序的改进 　　仔细研究上述基本的设备分配程序后可以发现: ① 进程是以物理设备名来提出I/O请求的；② 采用的是单通路的I/O系统结构，容易产生“瓶颈”现象。 改进： 　　1) 增加设备的独立性 　　为了获得设备的独立性，进程应使用逻辑设备名请求I/O。 　　2) 考虑多通路情况 　　采用多通路的I/O系统结构。 5.5.4　SPOOLing技术 　　1．什么是SPOOLing 　　为了缓和CPU的高速性与I/O设备低速性间的矛盾而引入了脱机输入、脱机输出技术。该技术是利用专门的外围控制机，将低速I/O设备上的数据传送到高速磁盘上；或者相反。事实上，当系统中引入了多道程序技术后，完全可以利用其中的一道程序，来模拟脱机输入时的外围控制机功能，把低速I/O设备上的数据传送到高速磁盘上；再用另一道程序来模拟脱机输出时外围控制机的功能，把数据从磁盘传送到低速输出设备上。这样，便可在主机的直接控制下，实现脱机输入、输出功能。此时的外围操作与CPU对数