什么是独占设备，对独占设备如何分配

独占设备，可共享设备只适用于前两种分配技术，即共享设备技术和独占设备技术，但考虑性能要尽量用前者，即共享设备技术来分配；独占设备只适用于后两种分配技术，即独占设备技术和虚拟设备技术，且尽可能采用后者，即虚拟设备技术。

独占设备的分配

1、基本的设备分配程序

---- 当某进程提出I/O请求后，系统的设备分配程序可按下述步骤进行设备分配：

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（设备分配表），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（指向控制器表的指针）中找出与该设备连接的控制器的COCT（控制器控制表），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

-- 通过COCT中与控制器连接的通道表指针，找到与该控制器连接的通道的CHCT（通道控制表），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：

进程是以物理设备名来提出I/O请求的；采用的是单通路的I/O系统结构，容易产生“瓶颈”现象。

为此，应从以下两方面对基本的设备分配程序加以改进，以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。

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。这样，系统首先从SDT中找出第一个该类设备的DCT。

若该设备忙，又查找第二个该类设备的DCT，仅当所有该类设备都忙时，才把进程挂在该类设备的等待队列上；

而只要有一个该类设备可用，系统便进一步计算分配该类设备的安全性。

2）考虑多通路情况

-- 为了防止在I/O系统中出现“瓶颈”现象（通道不足），通常都采用多通路的I/O系统结构。

此时对控制器和通道的分配同样要经过几次反复，即若设备（控制器）所连接的第一个控制器（通道）忙时，应查看其所连接的第二个控制器（通道），

仅当所有的控制器（通道）都忙时，此次的控制器（通道）分配才算失败，才把进程挂在控制器（通道）的等待队列上。

而只要有一个控制器（通道）可用，系统便可将它分配给进程。

设备分配是指根据用户的I/O请求分配所需的设备。分配的总原则是充分发挥设备的使用效率，尽可能地让设备忙碌，又要避免由于不合理的分配方法造成进程死锁。

设备分配依据的主要数据结构有设备控制表(DCT)、控制器控制表(COCT)、通道控制表(CHCT)和系统设备表(SDT)，各数据结构功能如下：

设备控制表DCT：系统为每一个设备配置一张DCT，如图所示。它用于记录设备的特性以及与I/O控制器连接的情况。

控制器控制表COCT：每个控制器都配有一张COCT，如图a所示。它反映设备控制器的使用状态以及和通道的连接情况等。

通道控制表CHCT：每个通道配有一张CHCT，如图b所示。

系统设备表SDT：整个系统只有一张SDT，如图c所示。它记录已连接到系统中的所有物理设备的情况，每个物理设备占一个表目。

由于在多道程序系统中，进程数多于资源数，会引起资源的竞争。因此，要有一套合理的分配原则，主要考虑的因素有：I/O设备的固有属性，I/O设备的分配算法，设备分配的安全性以及设备独立性。

从设备的特性来看，釆用下述三种使用方式的设备分别称为独占设备、共享设备和虚拟设备三类。

设备分配应根据设备特性、用户要求和系统配置情况。分配的总原则既要充分发挥设备的使用效率，又要避免造成进程死锁，还要将用户程序和具体设备隔离开。

设备分配方式：设备分配方式有静态分配和动态分配两种。

对于独占设备，既可以釆用动态分配方式也可以静态分配方式，往往釆用静态分配方式，即在作业执行前，将作业所要用的这一类设备分配给它。

共享设备可被多个进程所共享，一般采用动态分配方式，但在每个I/O传输的单位时间内只被一个进程所占有，通常釆用先请求先分配和优先级高者先分的分配算法。

设备分配的安全性是指设备分配中应防止发生进程死锁。

为了提高设备分配的灵活性和设备的利用率、方便实现I/O重定向，需要引入了设备独立性。

为了缓和CPU的高速性与I/O设备低速性之间的矛盾而引入了脱机输入/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。

当系统引入多道程序技术后，完全可以利用其中一道程序，来模拟技术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设备上。此技术称为SPOOLing技术（假脱机技术）。

在磁盘上开辟出的两个存储区域。输入井模拟脱机输入时的磁盘，用于收容I/O设备输入的数据。输出井模拟脱机输出时的磁盘，用于收容用户程序的输出数据。

在内存中开辟的两个缓冲区。输入缓冲区用于暂存由输入设备送来的数据，以后再传送到输入井。输出缓冲区用于暂存从输出井送来的数据，以后再传送到输出设备。

输入进程模拟脱机输入时的外围控制机，将用户要求的数据从输入机通过输入缓冲区再送到输入井。当CPU需要输入数据时，直接将数据从输入井读入内存。

输出进程模拟脱机输出时的外围控制机，把用户要求输出的数据先从内存送到输出并，待输出设备空闲时，再将输出井中的数据经过输出缓冲区送到输出设备。

共享打印机是SPOOLing技术的一个实例，这项技术已被广泛地用于多用户系统和局域网络中。

当用户进程请求打印输出时，SPOOLing系统同意为它打印输出，但并不真正立即把打印机分配给该用户进程，而只为它做两件事：

SPOOLing系统的主要特点有：提高了 I/O的速度；将独占设备改造为共享设备；实现 了虚拟设备功能。

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