设备分配技术

在操作系统中，设备的分配和回收是设备管理的重要功能，旨在优化资源使用，避免冲突，提高系统效率。以下是主要的分配和回收策略：

独占设备的分配

• 静态分配：
  • 在作业开始执行前，系统一次性分配该作业所需的全部设备、控制器和通道。
  • 优点：不会出现死锁问题。
  • 缺点：设备利用率较低，因为资源在整个作业期间被独占，即使作业不再需要时也无法释放。
• 动态分配：
• 在进程执行过程中按需分配设备。当进程需要使用设备时，通过系统调用请求分配，使用完毕后立即释放。
  • 优点：提高设备利用率。
  • 缺点：如果分配策略不当，可能会导致进程死锁。

设备分配的数据结构

为了管理设备分配，系统使用以下几种控制表：

• 设备控制表（DCT, Device Control Table）：
  • 记录设备的基本信息，包括设备类型、状态（如已分配、未分配等）以及设备队列等。
• 控制器控制表（COCT, Controller Control Table）：
  • 记录控制器的使用状态和连接情况。
• 通道控制表（CHCT, Channel Control Table）：
  • 管理通道的使用状态。
• 系统设备表（SDT, System Device Table）：
  • 记录系统中所有设备的基本信息，如设备类型、数量、驱动程序地址等。
• 逻辑设备表（LUT, Logical Unit Table）：
  • 映射逻辑设备名到物理设备名，实现设备的独立性，允许用户通过逻辑名请求设备。

设备的回收

• 当设备使用完毕后，系统根据设备的状态表修改设备为“未分配”状态，并从等待队列中选择下一个需要使用该设备的进程进行分配。
• 对于共享设备，系统在每次I/O操作完成后释放设备，让其他等待进程能够及时使用设备。
• 采用公用缓冲池结构来优化资源利用，避免设备长时间闲置，提升系统整体效率。

设备独立性

• 设备独立性使得应用程序与具体物理设备分离，用户只需使用逻辑设备名，不关心实际分配的物理设备。
• 设备驱动程序和设备独立性软件通过统一接口管理所有设备，执行设备分配和回收，提升系统的可扩展性和适应性。