操作系统实验：模拟独占设备分配与回收

"操作系统实验设备管理，通过实验理解设备管理的基本原理，掌握设备的分配与回收过程，编写独占设备的分配和回收模拟程序" 在操作系统中，设备管理是至关重要的部分，它涉及到计算机硬件资源的有效利用，特别是输入/输出(I/O)设备。设备管理的主要目标是确保高效、公平地分配和回收设备，同时处理设备故障和提供用户友好的接口。本实验设计旨在帮助学生深入理解这些概念，并通过实践增强其对操作系统的认识。 实验内容包括两个主要部分： 1. 复习设备管理的基础知识： - 基本概念：设备可以分为独占设备（如打印机）和共享设备（如磁盘）。独占设备一次只能被一个进程使用，而共享设备可以同时被多个进程访问。 - 基本原理：设备管理的核心是I/O控制，包括中断处理、DMA（直接存储器访问）等机制。 - 数据结构：例如设备控制块（DCB）、设备队列、设备类表和设备表等，用于记录设备状态和分配信息。 - 分配策略与算法：常见的有先来先服务（FCFS）、优先级调度、轮转法等，用于决定哪个进程获得设备使用权。 2. 编写独占设备分配和回收模拟程序： - 在给定的代码框架中，可以看到使用了两个数据结构：设备类表（equiptype）和设备表（equipment）。设备类表记录了每种设备类的信息，包括设备类名、总数、剩余数量和在设备表中的起始地址。设备表则包含每个具体设备的绝对号、状态、是否已分配以及作业名和相对号。 - `allocate`函数是模拟设备分配的关键，它首先查找指定类型的设备类，然后检查是否存在可用设备，如果有，就将设备分配给请求的作业，并更新设备类和设备的状态。 在实验过程中，学生应关注以下关键点： - 设备分类和特性：了解不同设备的使用方式，如独占与共享。 - 设备分配策略：理解并比较各种设备分配策略的优缺点。 - 设备状态管理：如何通过数据结构跟踪设备的使用状态。 - 错误处理：模拟可能发生的错误情况，如设备不足或设备故障。 通过这个实验，学生不仅能够理论联系实际，还将学会如何设计和实现一个简单的设备管理系统，这对于理解和优化操作系统中的资源管理具有重要意义。