1.設(shè)備分配時應(yīng)考慮的因素

①設(shè)備的固有屬性

設(shè)備的固有屬性可分為三種:獨占設(shè)備、共享設(shè)備、虛擬設(shè)備。

獨占設(shè)備	一個時段只能分配給一個進(jìn)程(如打印機)
共享設(shè)備	可同時分配給多個進(jìn)程使用(如磁盤)，各進(jìn)程往往是宏觀上同時共享使用設(shè)備而微觀上交替使用。
虛擬設(shè)備	采用 SPOOLing技術(shù)將獨占設(shè)備改造成虛擬的共享設(shè)備，可同時分配給多個進(jìn)程使用(如采用 SPOOLing 技術(shù)實現(xiàn)的共享打印機)

②設(shè)備分配算法

設(shè)備的分配算法:

先來先服務(wù)

優(yōu)先級高者優(yōu)先

短任務(wù)優(yōu)先

……

③設(shè)備分配中的安全性

從進(jìn)程運行的安全性上考慮，設(shè)備分配有兩種方式:

安全分配方式:	為進(jìn)程分配一個設(shè)備后就將進(jìn)程阻塞，本次I/O完成后才將進(jìn)程喚醒。(eg:考慮進(jìn)程請求打印機打印輸出的例子)	一個時段內(nèi)每個進(jìn)程只能使用一個設(shè)備。 優(yōu)點:破壞了“請求和保持”條件，不會死鎖; 缺點:對于一個進(jìn)程來說，CPU和I/O設(shè)備只能串行工作
不安全分配方式:	進(jìn)程發(fā)出I/O請求后，系統(tǒng)為其分配I/O設(shè)備，進(jìn)程可繼續(xù)執(zhí)行，之后還可以發(fā)出新的I/O請求。只有某個I/O請求得不到滿足時才將進(jìn)程阻塞。	一個進(jìn)程可以同時使用多個設(shè)備 優(yōu)點:進(jìn)程的計算任務(wù)和I0任務(wù)可以并行處理，使進(jìn)程迅速推進(jìn) 缺點:有可能發(fā)生死鎖(死鎖避免、死鎖的檢測和解除)

2.靜態(tài)分配與動態(tài)分配

靜態(tài)分配:	進(jìn)程運行前為其分配全部所需資源，運行結(jié)束后歸還資源	破壞了“請求和保持”條件，不會發(fā)生死鎖
動態(tài)分配:	進(jìn)程運行過程中動態(tài)申請設(shè)備資源

3.設(shè)備分配管理中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

①設(shè)備控制表(DCT Device Control Table)

系統(tǒng)為每個設(shè)備配置一張DCT，用于記錄設(shè)備情況

設(shè)備控制表(DCT)
設(shè)備類型	如:打印機/掃描儀/鍵盤
設(shè)備標(biāo)識符	即物理設(shè)備名，系統(tǒng)中的每個設(shè)備的物理設(shè)備名唯一
設(shè)備狀態(tài)	忙碌/空閑/故障..
指向控制器表的指針	每個設(shè)備由一個控制器控制，該指針可找到相應(yīng)控制器的信息
重復(fù)執(zhí)行次數(shù)或時間	當(dāng)重復(fù)執(zhí)行多次1/0操作后仍不成功，才認(rèn)為此次I/O失敗
設(shè)備隊列的隊首指針	指向正在等待該設(shè)備的進(jìn)程隊列(由進(jìn)程PCB組成隊列)

注:

“進(jìn)程管理”章節(jié)中曾經(jīng)提到過“系統(tǒng)會根據(jù)阻塞原因不同，將進(jìn)程PCB掛到不同的阻塞隊列中”,說的就是DCT中的設(shè)備隊列的隊尾。

②控制器控制表(COCT )

每個設(shè)備控制器都會對應(yīng)一張COCT。操作系統(tǒng)根據(jù)COCT的信息對控制器進(jìn)行操作和管理。

控制器控制表(COCT)
控制器標(biāo)識符	各個控制器的唯一ID
控制器狀態(tài)	忙碌/空閑/故障.
指向通道表的指針	每個控制器由一個通道控制，該指針可找到相應(yīng)通道的信息
控制器隊列的隊首指針
控制器隊列的隊尾指針	指向正在等待該控制器的進(jìn)程隊列(由進(jìn)程PCB組成隊列)

③通道控制表(CHCT)

每個通道都會對應(yīng)一張CHCT。操作系統(tǒng)根據(jù)CHCT的信息對通道進(jìn)行操作和管理。

通道控制表(CHCT)
通道標(biāo)識符	各個通道的唯一ID
通道狀態(tài)	忙碌/空閑/故障..
與通道連接的控制器表首址	可通過該指針找到該通道管理的所有控制器相關(guān)信息(COCT)
通道隊列的隊首指針
通道隊列的隊尾指針	指向正在等待該通道的進(jìn)程隊列(由進(jìn)程PCB組成隊列)

④系統(tǒng)設(shè)備表(SDT)

記錄了系統(tǒng)中全部設(shè)備的情況，每個設(shè)備對應(yīng)一個表目。

4.設(shè)備分配的步驟

①根據(jù)進(jìn)程請求的物理設(shè)備名查找SDT(注:物理設(shè)備名是進(jìn)程請求分配設(shè)備時提供的參數(shù))②根據(jù)SDT找到DCT，若設(shè)備忙碌則將進(jìn)程PCB掛到設(shè)備等待隊列中，不忙碌則將設(shè)備分配給進(jìn)程。

③根據(jù)DCT找到COCT，若控制器忙碌則將進(jìn)程PCB掛到控制器等待隊列中，不忙碌則將控制器分配

給進(jìn)程。

④根據(jù)COCT找到CHCT，若通道忙碌則將進(jìn)程PCB掛到通道等待隊列中，不忙碌則將通道分配給進(jìn)程。

注:只有設(shè)備、控制器、通道三者都分配成功時，這次設(shè)備分配才算成功，之后便可啟動I/O設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送

缺點:

①用戶編程時必須使用“物理設(shè)備名”，底層細(xì)節(jié)對用戶不透明，不方便編程

②若換了一個物理設(shè)備，則程序無法運行

③若進(jìn)程請求的物理設(shè)備正在忙碌，則即使系統(tǒng)中還有同類型的設(shè)備，進(jìn)程也必須阻塞等待

5.設(shè)備分配步驟的政進(jìn)方法

改進(jìn)方法:建立邏輯設(shè)備名與物理設(shè)備名的映射機制，用戶編程時只需提供邏輯設(shè)備名

①邏輯設(shè)備表(LUT)

邏輯設(shè)備表(LUT)建立了邏輯設(shè)備名與物理設(shè)備名之間的映射關(guān)系。

某用戶進(jìn)程第一次使用設(shè)備時使用邏輯設(shè)備名向操作系統(tǒng)發(fā)出請求，操作系統(tǒng)根據(jù)用戶進(jìn)程指定的設(shè)備類型(邏輯設(shè)備名)查找系統(tǒng)設(shè)備表，找到一個空閑設(shè)備分配給進(jìn)程，并在LUT中增加相應(yīng)表項。

如果之后用戶進(jìn)程再次通過相同的邏輯設(shè)備名請求使用設(shè)備則操作系統(tǒng)通過LUT表即可知道用戶進(jìn)程實際要使用的是哪個物理設(shè)備了，并且也能知道該設(shè)備的驅(qū)動程序入口地址。

邏輯設(shè)備表的設(shè)置問題:

整個系統(tǒng)只有一張LUT:	各用戶所用的邏輯設(shè)備名不允許重復(fù)，適用于單用戶操作系統(tǒng)
每個用戶一張LUT:	不同用戶的邏輯設(shè)備名可重復(fù)，適用于多用戶操作系統(tǒng)

②步驟

①根據(jù)進(jìn)程請求的邏輯設(shè)備名査找SDT(注:用戶編程時提供的邏輯設(shè)備名其實就是“設(shè)備類型”

②查找SDT，找到用戶進(jìn)程指定類型的、并且空閑的設(shè)備，將其分配給該進(jìn)程。操作系統(tǒng)在邏輯設(shè)備表(LUT)中新增一個表項。

③根據(jù)DCT找到COCT，若控制器忙碌則將進(jìn)程PCB掛到控制器等待隊列中，不忙碌則將控制器分配給進(jìn)程。

④根據(jù)COCT找到CHCT，若通道忙碌則將進(jìn)程PCB掛到通道等待隊列中，不忙碌則將通道分配給進(jìn)程。