课程设计题目独占设备的分配与回收.docx
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课程设计题目独占设备的分配与回收
一、课程设计目的和任务
课程设计题目：
独占设备的分配与回收
问题描述：
为了使系统有条不紊地工作，系统在分配设备是，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；系统也要通过回收，实现设备的再分配。
要求：
设备分配在计算机系统中，设备、控制器和通道等资源是有限的，并不是每个进程随时都可以得到这些资源。
进程首先要向设备管理程序提出申请，然后由设备管理程序按照一定的分配算法给进程分配必要的资源。
如果进程的申请没有成功，就要在资源的等待队列中排队等待，直到获得所需的资源。
考虑设备的特性和安全性。
设备的特性是设备本身固有的属性，一般分为独占、共享和虚拟设备等。
二、分析与设计
1、设计任务分析：
独占设备的分配与虚拟设备独占设备每次只能分配给一个进程使用，这种使用特性隐含着死锁的必要条件，所以在考虑独占设备的分配时，一定要结合有关防止和避免死锁的安全算法。
2、设计方案论证：
为了提高OS的可适应性和可扩展性，在OS中毫无例外地实现了设备的独立性，即使应用程序独立于具体使用的物理设备。
在实现了设备独立性的功能后，可以带来两方面的好处：
（1）设备分配时的灵活性；
（2）易于实现I/O重定向。
3、详细设计
通过此系统可以实现如下功能：
分配，回收，显示，退出。
选择独占设备，通过执行功能项，输出设备表，实现设备的分配与回收。
4、源代码清单：
#definefalse0
#definetrue1
#definen4
#definem10struct
{
chartype[10];/*设备类名*/intcount;/*拥有设备台数*/
intremain;/*现存的可用设备台数*/
intaddress;/*该类设备在设备表中的起始地址*/
}equiptype[n];/*设备类表定义，假定系统有n个设备类型*/struct
{
intnumber;/*设备绝对号*/intstatus;/*设备好坏状态*/
intremain;/*设备是否已分配*/
charjobname[4];/*占有设备的作业名*/intlnumber;/*设备相对号*/
}equipment[m];/*设备表定义，假定系统有m个设备*/
allocate（J,type,mm）char*J,*type;
intmm;
{
inti,t,j;
/*查询该类设备*/i=0;
while（i=0）i++;
if（i>=n）/*没有找到该类设备*/
{
printf（"无该类设备,设备分配失败"）;return（false）;
}
if（equiptype[i].remain<1）/*所需设备现存可用台数不足*/
{
printf（"该类设备不足，分配失败"）;return（false）;
}
t=equiptype[i].address;/*取出该类设备在设备表中的起始地址*/while（!
（equipment[t].status==1&&equipment[t].remain==0））
t++;
/*填写作业名、相对号，状态改为已分配*/
equiptype[i].remain--;equipment[t].remain=1;
strcpy（equipment[t].jobname,J）;equipment[t].lnumber=mm;
}/*设备分配函数结束*/
reclaim（J,type）charJ,type;
{
inti,t,j,k,nn;i=0;
while（i=0）i++;
if（i>=n）/*没有找到该类设备*/
{
printf（"无该类设备,设备回收失败"）;return（false）;
}
t=equiptype[i].address;/*取出该类设备在设备表中的起始地址*/j=equiptype[i].count;/*取出该类设备的数量*/
k=0;
nn=t+j;for（;tif（strcmp（equipment[t].jobname,J）==0&&equipment[t].remain==1）
{
equipment[t].remain=0;k++;
}
equiptype[i].remain=equiptype[i].remain+k;if（k==0）
printf（"该作业没有使用该类设备\n"）;
}/*设备回收函数结束*/
main（）
{
charJ[4];inti,mm,a;
chartype[10];
/*设备类表初始化：
*/
strcpy（equiptype[0].type,"input"）;/*输入机*/equiptype[0].count=2;
equiptype[0].remain=2;equiptype[0].address=0;
strcpy（equiptype[1].type,"printer"）;/*打印机*/equiptype[1].count=3;
equiptype[1].remain=3;equiptype[1].address=2;
strcpy（equiptype[2].type,"disk"）;/*磁盘机*/equiptype[2].count=4;
equiptype[2].remain=4;equiptype[2].address=5;
strcpy（equiptype[3].type,"tape"）;/*磁带机*/equiptype[3].count=1;
equiptype[3].remain=1;equiptype[3].address=9;
/*设备表初始化：
*/for（i=0;i<10;i++）
{
equipment[i].number=i;equipment[i].status=1;equipment[i].remain=0;
}
while
（1）
{
printf（"\n0－退出，1－分配，2－回收，3－显示"）;printf（"\n选择功能项（0~3）:
"）;
scanf（"%d",&a）;switch（a）
{
case0:
/*a=0程序结束*/exit（0）;
case1:
/*a=1分配设备*/
printf（"输入作业名、作业所需设备类和设备相对号"）;scanf（"%s%s%d",J,type,&mm）;
allocate（J,type,mm）;/*分配设备*/break;
case2:
/*a=2回收设备*/
printf（"输入作业名和作业归还的设备类"）;scanf（"%s%s",J,type）;
reclaim（J,type）;/*回收设备*/break;
case3:
/*a=3输出设备类表和设备表的内容*/printf（"\n输出设备类表\n"）;
printf（"设备类型设备总量空闲好设备\n"）;for（i=0;iprintf（"%9s%8d%9d\n",equiptype[i].type,equiptype[i].count,equiptype[i].remain）;
printf（"输出设备表:
\n"）;
printf（"绝对号好/坏已/未分配占用作业名相对号\n"）;for（i=0;iprintf（"%3d%8d%9d%12s%8d\n",equipment[i].number,equipment[i].status,equipment[i].remain,equipment[i].jobname,
equipment[i].lnumber）;
}
}
}
三、系统实施
运行结果：
该程序模拟独占设备的分配和回收，其中，独占设备分别为input（输入机）、printer（打印机）、disk（磁盘机）、tape（磁带机）
输出设备类表：
设备类型
设备总量
空闲好设备
Input
2
2
Printer
3
3
Disk
4
4
tape
1
1
注：
设备总量为10
输出设备表：
绝对号
好/坏
已/未分配
占用作业名
相对号
0
1
0
0
0
1
1
0
0
0
2
1
0
0
0
3
1
0
0
0
4
1
0
0
0
5
1
0
0
0
6
1
0
0
0
7
1
0
0
0
8
1
0
0
0
9
1
0
0
0
注：
⑴绝对号为设备的标号，根据设备类型的不同与数量，其中，0~1为input，2~4为printer，5~8为disk，9为tape
⑵默认1为设备状态“好”0为该设备未分配
0为默认的作业名
0为设备的相对号
程序运行后可以看到如下要求：
0-退出，1-分配，2-回收，3-显示选择功能项（0~3）：
此时要求输入相应的功能选项，此处我使用disk（磁盘机）分配和回收做演示：
（以下为程序调试结果页面）
0-退出，1-分配，2-回收，3-显示选择功能项（0~3）：
1
输入作业名，作业所需设备类和设备相对号xyzDisk
2
（注：
设备类只能是程序所提供的四种独占设备，当输入不合法或不存在的设备类后，会提示“无该类设备，设备分配失败”。
输入时使用回车分隔，设备相对号只是一种逻辑上的划分，可以重复，前提是该类独占设备还有空闲资源）
0-退出，1-分配，2-回收，3-显示选择功能项（0~3）：
3
输出设备类表：
设备类型
设备总量
空闲好设备
Input
2
2
Printer
3
3
Disk
4
0
tape
1
1
输出设备表：
绝对号
好/坏
已/未分配
占用作业名
相对号
0
1
0
0
0
1
1
0
0
0
2
1
0
0
0
3
1
0
0
0
4
1
0
0
0
5
1
1
Ccy
2
6
1
0
Tt
1
7
1
0
Hb
3
8
1
0
Jl
2
9
1
0
0
0
0-退出，1-分配，2-回收，3-显示选择功能项（0~3）：
1
输入作业名，作业所需设备类和设备相对号xbDisk
2
该类设备不足，分配失败
0-退出，1-分配，2-回收，3-显示选择功能项（0~3）：
2
输入作业名和作业归还的设备类jlDisk
0-退出，1-分配，2-回收，3-显示选择功能项（0~3）：
3
输出设备类表：
设备类型
设备总量
空闲好设备
Input
2
2
Printer
3
3
Disk
4
1
tape
1
1
输出设备表：
绝对号
好/坏
已/未分配
占用作业名
相对号
0
1
0
0
0
1
1
0
0
0
2
1
0
0
0
3
1
0
0
0
4
1
0
0
0
5
1
1
Ccy
2
6
1
0
Tt
1
7
1
0
Hb
3
8
1
0
Jl
2
9
1
0
0
0
0-退出，1-分配，2-回收，3-显示选择功能项（0~3）：
1
输入作业名，作业所需设备类和设备相对号xbDisk
2
0-退出，1-分配，2-回收，3-显示选择功能项（0~3）：
3
输出设备类表：
设备类型
设备总量
空闲好设备
Input
2
2
Printer
3
3
Disk
4
0
tape
1
1
输出设备表：
绝对号
好/坏
已/未分配
占用作业名
相对号
0
1
0
0
0
1
1
0
0
0
2
1
0
0
0
3
1
0
0
0
4
1
0
0
0
5
1
1
Ccy
2
6
1
0
Tt
1
7
1
0
Hb
3
8
1
0
Xb
2
9
1
0
0
0
以上的演示实现了disk独占设备的分配，由于设备不足无法分配后，通过设备的回收，再实现设备的分配。
其余的独占设备也类似disk磁盘演示。
四、总结与体会
在本次设计中，要求重点掌握独占设备的分配与回收，这就要求掌握基本的设备分配程序，其中又包括分配设备，分配控制器，分配通道三个步骤，而且只有在设备，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。
同时通过对程序分配的改进，使独占设备的分配程序具有更强的灵活性，并提高分配的成功率。
在设计中也碰到多方面地问题，如何进行设备的分配回收这些关键问题都需要重点去解决。
毕竟掌握的知识有限，单凭个人很难完成，但通过小组成员的集体努力，查阅相关资料，相互讨论，所有问题最终都得到解决。
从起初的总体设计，进行可行性分析，再进行分工编程，最后进行调试，基本实现了课程设计所要求的目标。
该设计主要通过C语言进行编写，在运行过程中有些功能可能实现起来会有异常，因此需要在以后的时间更进一步熟练掌握这一语言，努力将其功能实现的更加完美。
五、参考书目
汤子瀛计算机操作系统西安电子科技大学出版社2001王鹏操作系统设计与实现北京电子工业出版社1998
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