【文章內(nèi)容簡介】 邏輯設(shè)備名映射為物理設(shè)備名。 在該表的每個表目中包含了三項：邏輯設(shè)備名、物理設(shè)備名和設(shè)備驅(qū)動程序的入口地址。 當(dāng)進(jìn)程用邏輯設(shè)備名請求分配I/O設(shè)備時，系統(tǒng)為它分配相應(yīng)的物理設(shè)備，并在LUT上建立一個表目，填上應(yīng)用程序中使用的邏輯設(shè)備名和系統(tǒng)分配的物理設(shè)備名，以及該設(shè)備驅(qū)動程序的入口地址。 當(dāng)以后進(jìn)程再利用該邏輯設(shè)備名請求I/O操作時，系統(tǒng)通過查找LUT，便可找到物理設(shè)備和驅(qū)動程序。,4. 用戶級I/O軟件,大部分I/O軟件存在于操作系統(tǒng)中，但用戶程序中仍有部分與I/O操作有關(guān)的I/O系統(tǒng)調(diào)用。這些I/O系統(tǒng)調(diào)用由庫過程實現(xiàn)，它們是設(shè)備管理I/O系統(tǒng)的組成部分。 并非所有的用戶層I/O軟件都由庫過程組成，SPOOLing系統(tǒng)則是另一種重要的處理方法。,7.4 設(shè)備分配與回收,7.4.1 設(shè)備管理中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1．設(shè)備控制表(DCT) 系統(tǒng)為每一個設(shè)備都配置了一張設(shè)備控制表，用于記錄本設(shè)備的情況，如下圖所示。,圖 設(shè)備控制表,1．設(shè)備控制表(DCT),設(shè)備控制表中，除了有用于指示設(shè)備類型的字段type和設(shè)備標(biāo)識字段deviceid外，還應(yīng)含有下列字段： (1) 設(shè)備隊列隊首指針。凡因請求本設(shè)備而未得到滿足的進(jìn)程，其PCB都應(yīng)按照一定的策略排成一個隊列，稱該隊列為設(shè)備請求隊列或簡稱設(shè)備隊列。其隊首指針指向隊首PCB。在有的系統(tǒng)中還設(shè)置了隊尾指針。 (2) 設(shè)備狀態(tài)。當(dāng)設(shè)備自身正處于使用狀態(tài)時，應(yīng)將設(shè)備的忙/閑標(biāo)志置“1”。若與該設(shè)備相連接的控制器或通道正忙，也不能啟動該設(shè)備，此時則應(yīng)將設(shè)備的等待標(biāo)志置“1”。,1．設(shè)備控制表(DCT),(3) 與設(shè)備連接的控制器表指針。該指針指向該設(shè)備所連接的控制器的控制表。在設(shè)備到主機(jī)之間具有多條通路的情況下，一個設(shè)備將與多個控制器相連接。此時，在DCT中還應(yīng)設(shè)置多個控制器表指針。 (4) 重復(fù)執(zhí)行次數(shù)。由于外部設(shè)備在傳送數(shù)據(jù)時，較易發(fā)生數(shù)據(jù)傳送錯誤，因而在許多系統(tǒng)中，如果發(fā)生傳送錯誤，并不立即認(rèn)為傳送失敗，而是令它重新傳送，并由系統(tǒng)規(guī)定設(shè)備在工作中發(fā)生錯誤時應(yīng)重復(fù)執(zhí)行的次數(shù)。 在重復(fù)執(zhí)行時，若能恢復(fù)正常傳送，則仍認(rèn)為傳送成功。僅當(dāng)屢次失敗，致使重復(fù)執(zhí)行次數(shù)達(dá)到規(guī)定值而傳送仍不成功時，才認(rèn)為傳送失敗。,2．控制器控制表、通道控制表和系統(tǒng)設(shè)備表,(1) 控制器控制表(COCT)。系統(tǒng)為每一個控制器都設(shè)置了一張用于記錄本控制器情況的控制器控制表，如下圖所示。,2．控制器控制表、通道控制表和系統(tǒng)設(shè)備表,(2) 通道控制表(CHCT)。每個通道都配有一張通道控制表，如下圖(b)所示。,2．控制器控制表、通道控制表和系統(tǒng)設(shè)備表,(3) 系統(tǒng)設(shè)備表(SDT)。這是系統(tǒng)范圍的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中記錄了系統(tǒng)中全部設(shè)備的情況。每個設(shè)備占一個表目，其中包括有設(shè)備類型、設(shè)備標(biāo)識符、設(shè)備控制表及設(shè)備驅(qū)動程序的入口等項，如下圖(c)所示。,7.4.1 設(shè)備管理中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),重點回顧,請求分段存儲管理方式 段表機(jī)制 地址變換機(jī)構(gòu) 缺段中斷機(jī)構(gòu) 請求段頁存儲管理方式,重點回顧,設(shè)備的分類 按傳輸速率分類 按信息交換的單位分類 按設(shè)備的共享屬性分類,重點回顧,I/O控制方式 查詢等待控制方式 中斷控制方式 DMA控制方式 通道方式 設(shè)備無關(guān)軟件,7.4.2 設(shè)備分配與回收,設(shè)備分配原則 設(shè)備分配方式分為靜態(tài)分配和動態(tài)分配兩種。 靜態(tài)分配是指系統(tǒng)在用戶進(jìn)程執(zhí)行之前一次性將其所需的全部設(shè)備分配給它，直到該進(jìn)程被撤銷時，才一起收回設(shè)備。該方式破壞了死鎖產(chǎn)生的必要條件，不會出現(xiàn)死鎖，但設(shè)備利用率較低。對獨占設(shè)備，操作系統(tǒng)一般采用靜態(tài)分配方式。,7.4.2 設(shè)備分配與回收,設(shè)備分配原則 動態(tài)分配是在進(jìn)程執(zhí)行過程中根據(jù)執(zhí)行需要進(jìn)行分配。當(dāng)進(jìn)程需要設(shè)備時，通過調(diào)用命令向系統(tǒng)提出設(shè)備請求，由系統(tǒng)按照事先規(guī)定的策略給進(jìn)程分配所需要的設(shè)備、控制器和通道。 一旦使用完成，立即釋放。動態(tài)分配有利于設(shè)備利用率的提高，但如果分配算法使用不當(dāng)，則有可能造成進(jìn)程死鎖。系統(tǒng)對共享設(shè)備一般采用動態(tài)分配方式,7.4.2 設(shè)備分配與回收,設(shè)備分配算法 設(shè)備分配一般多采用以下兩種算法： （1）先來先服務(wù)分配算法 （2）優(yōu)先級算法,7.4.3 SPOOLing系統(tǒng),虛擬性是操作系統(tǒng)重要特征之一。 如果說可以通過多道程序設(shè)計技術(shù)將一臺物理CPU虛擬為多臺邏輯CPU，從而允許多個用戶共享一臺主機(jī)，那么通過SPOOLing技術(shù)便可將一臺物理I/O設(shè)備虛擬為多臺邏輯對應(yīng)物，允許多個用戶共享一臺物理I/O設(shè)備。,7.4.3 SPOOLing系統(tǒng),1. SPOOLing系統(tǒng)的引入 脫機(jī)輸入、脫機(jī)輸出技術(shù)是利用專門的外圍控制機(jī)，將低速I/O設(shè)備上的數(shù)據(jù)傳送到高速磁盤上；或者相反。 事實上，當(dāng)系統(tǒng)中引入了多道程序技術(shù)后，完全可以利用其中的一道程序，來模擬脫機(jī)輸入時的外圍控制機(jī)功能，把低速I/O設(shè)備上的數(shù)據(jù)傳送到高速磁盤上；再用另一道程序來模擬脫機(jī)輸出時外圍控制機(jī)的功能，把數(shù)據(jù)從磁盤傳送到低速輸出設(shè)備上。 這樣，便可在主機(jī)的直接控制下，實現(xiàn)脫機(jī)輸入、輸出功能。此時的外圍操作與CPU對數(shù)據(jù)的處理同時進(jìn)行，我們把這種在聯(lián)機(jī)情況下實現(xiàn)的同時外圍操作稱為SPOOLing(Simultaneaus Periphernal Operating On Line)，或稱為假脫機(jī)操作。,2．SPOOLing系統(tǒng)的組成,由上所述得知，SPOOLing技術(shù)是對脫機(jī)輸入、輸出系統(tǒng)的模擬。相應(yīng)地，SPOOLing系統(tǒng)必須建立在具有多道程序功能的操作系統(tǒng)上，而且還應(yīng)有高速隨機(jī)外存的支持。 SPOOLing系統(tǒng)主要有以下三部分： (1) 輸入井和輸出井。 在磁盤上開辟的兩個大存儲空間。 輸入井是模擬脫機(jī)輸入時的磁盤設(shè)備，用于暫存I/O設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)； 輸出井是模擬脫機(jī)輸出時的磁盤，用于暫存用戶程序的輸出數(shù)據(jù)。,2．SPOOLing系統(tǒng)的組成,(2) 輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)。 為了緩和CPU和磁盤之間速度不匹配的矛盾，在內(nèi)存中要開辟兩個緩沖區(qū)：輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)。 輸入緩沖區(qū)用于暫存由輸入設(shè)備送來的數(shù)據(jù)，以后再傳送到輸入井。 輸出緩沖區(qū)用于暫存從輸出井送來的數(shù)據(jù)，以后再傳送給輸出設(shè)備。,2．SPOOLing系統(tǒng)的組成,(3) 輸入進(jìn)程SPi和輸出進(jìn)程SPo。 利用兩個進(jìn)程來模擬脫機(jī)I/O時的外圍控制機(jī)。 進(jìn)程SPi模擬脫機(jī)輸入時的外圍控制機(jī)，將用戶要求的數(shù)據(jù)從輸入機(jī)通過輸入緩沖區(qū)再送到輸入井，當(dāng)CPU需要輸入數(shù)據(jù)時，直接從輸入井讀入內(nèi)存； 進(jìn)程SPo模擬脫機(jī)輸出時的外圍控制機(jī)，把用戶要求輸出的數(shù)據(jù)先從內(nèi)存送到輸出井，待輸出設(shè)備空閑時，再將輸出井中的數(shù)據(jù)經(jīng)過輸出緩沖區(qū)送到輸出設(shè)備上。,2．SPOOLing系統(tǒng)的組成,3．共享打印機(jī),打印機(jī)是經(jīng)常