操作系统课程设计设备管理Word文档格式.docx

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每个设备是否被使用，哪个进程在使用该设备，哪些进程在等待使用该设备。

三算法及数据结构

3.1算法的总体思想（流程）

设备管理的功能是按照设备的类型和系统采用的分配策略，为请求I/O进程分配一条传输信息的完整通路。

合理的控制I/O的控制过程，可最大限度的实现CPU与设备、设备与设备之间的并行工作。

1.监视所有设备。

为了能对设备实施有效的分配和控制，系统能获取设备的状态。

设备状态保存在设备控制表（DeviceTable）中，并动态的记录状态的变化及有关信息。

2.制定分配策略。

按先来先服务的算法，进行设备分配。

3.设备的分配。

把设备分配给进程。

4.设备回收。

当进程运行完毕后，要释放设备，则系统必须回收，一边其他进程使用。

图3.1

3.2Equipment模块

3.2.1功能

记录设备的状态及相关信息

检查设备是否被调用

对设备进行分配

进程结束对设备进行回收

3.2.2数据结构

一个DeviceTable类、一个DeviceTable函数。

DeviceTable是设备分配表，说明设备的分配状况，是否被占用。

Device类说明了设备是如何使用的。

3.3cpu模块

3.3.1功能

进程对设备的调用，当进程使用设备时，检查设备是否空闲。

如果空闲，则调用该设备；

如果设备正被使用，则将该进程阻塞到该设备的阻塞队列中，等到设备空闲时，再被唤醒，调用设备。

3.3.2数据结构

一个设备的枚举类型DeviceType，一个cpu函数。

Cpu函数中调用Equipment模块中的函数对设备进行检测。

如果设备空闲，就调用该设备；

如果设备真在被使用，则该进程被阻塞到该设备的阻塞队列中。

3.3.3算法

通过调用Equipment模块中的函数对设背进行检测：

如果设备空闲，则使用该设备；

如果设备正在工作，则进程被阻塞。

3.4form1模块

3.4.1功能

界面管理

图3-2

启动进程，如果要使用设备，按先来先服务的算法调用设备。

此模块中有一个设备调用函数publicintAllocate（DeviceTypetype），根据设备的物理名调用设备，并将信息显示显示到界面中。

3.4.2算法

先来先服务（FCFS,FirsteFirstService）分配算法：

每一设备有一队列管理，当多个作业或任务对同一设备提出I/O请求时，该算法把请求的先后次序排成一个等待该设备的队列，设备分配程序把设备分配给队列中的第一各作业。

四程序设计与实现

4.1程序流程图

图4-1

4.2基本思想

进程调用设备。

先调用A类设备，A类设备一共有三个，如果有空闲的设备，则进程就可调用；

否则将进程阻塞到设备A的阻塞队列中，等待设备，等到A类设备有空闲设备时，就唤醒该进程，在断点处继续进行程序。

再调用B类设备，B类设备一共有两个，如果有空闲的设备，则进程就可调用；

否则将进程阻塞到设备B的阻塞队列中，等待设备，等到B类设备有空闲设备时，就唤醒该进程，在断点处继续进行程序。

最后调用C类设备，C类设备只有一个，C设备是临界资源，如果C设备空闲，则进程就可调用；

否则将进程阻塞到设备C的阻塞队列中，等待设备，等到C设备空闲，就唤醒该进程，在断点处继续进行程序。

4.3定义的公共变量或数据结构

Anum，Bnum，um分别表示设备A，B，C空闲数目

publicenumDeviceType枚举型的数据类型列举出三种设备

publicstructDeviceTable定义一个设备表的结构体

publicclassDevice设备类

publicboolJudgeDevice（DeviceTypetype）检查类型为type的设备是否可用

publicintAllocate（DeviceTypetype）分配设备,返回第几个设备被占用

publicvoidDeAllocate（DeviceTypetype,inta）回收设备

4.4实验部分代码

namespaceWindowsApplication2

{publicpartialclassForm1:

Form

{publicstaticintAnum=3,Bnum=2,um=1;

publicenumDeviceType

{A,

B,

C,

}

publicstructDeviceTable

{publicDeviceTypedeviceType;

publicinttotal;

publicint[]useState;

//0——空闲，1——占用

publicDeviceTable（DeviceTypetype,inttotal）//定义一个构造函数

{this.total=total;

deviceType=type;

useState=newint[total];

for（inti=0;

i<

total;

i++）//初始化每个设备

{useState[i]=0;

publicclassDevice

{privateDeviceTable[]table=newDeviceTable[3];

//三种设备

privatestaticDevicedevice=newDevice（）;

publicDevice（）

{InitDevice（）;

//初始化设备

privatevoidInitDevice（）//设备初始化，A设备3个，B设备2个，C设备1个

{table[0]=newDeviceTable（DeviceType.A,3）;

table[1]=newDeviceTable（DeviceType.B,2）;

table[2]=newDeviceTable（DeviceType.C,1）;

//

/////////////////检查类型为type的设备是否可用//////////////////////

//

publicboolJudgeDevice（DeviceTypetype）

{boolstr=false;

switch（type）

{caseDeviceType.A:

{if（table[0].total>

0）

{str=true;

break;

caseDeviceType.B:

{if（table[1].total>

caseDeviceType.C:

{if（table[2].total>

{str=true;

returnstr;

////////////分配设备,返回第几个设备被占用////////////////////////

publicintAllocate（DeviceTypetype）

{intk=0;

switch（type）//使用switch语句选择分配设备不同函数

{table[0].total--;

3;

i++）

{if（table[0].useState[i]==0）

{table[0].useState[i]=1;

k=i;

{table[1].total--;

2;

{

if（table[0].useState[i]==0）

{table[0].useState[i]=1;

{table[2].total--;

returnk;

//////////////////////////回收设备////////////////////////////

publicvoidDeAllocate（DeviceTypetype,inta）

{switch（type）

{caseDeviceType.A:

{table[0].total++;

table[0].useState[a]=0;

{table[1].total++;

table[1].useState[a]=0;

{table[2].total++;

table[2].useState[a]=0;

publicForm1（）

{Initializeponent（）;

/////////////////////分配设备时的颜色变化////////////////////

privatevoidbutton7_Click（objectsender,EventArgse）

{Anum--;

stringresult1="

"

;

Deviced1=newDevice（）;

intm1=d1.Allocate（DeviceType.A）;

result1=Convert.ToString（m1）;

switch（Anum）

{case2:

this.button1.BackColor=Color.Red;

case1:

this.button2.BackColor=Color.Red;

case0:

this.button3.BackColor=Color.Red;

default:

MessageBox.Show（"

无设备可分配"

）;

privatevoidbutton8_Click（objectsender,EventArgse）

{Bnum--;

stringresult2="

Deviced2=newDevice（）;

intm2=d2.Allocate（DeviceType.B）;

switch（Bnum）

{case1:

this.button4.BackColor=Color.Red;

this.button5.BackColor=Color.Red;

result2=Convert.ToString（m2）;

privatevoidbutton9_Click（objectsender,EventArgse）

{um--;

stringresult3="

intm3=d1.Allocate（DeviceType.C）;

if（um==0）

{this.button6.BackColor=Color.Red;

else

{MessageBox.Show（"

result3=Convert.ToString（m3）;

｝

}

4.5运行截图

屏幕显示

主存使用情况示意图，哪些主存块已分配，哪些主存块未分配，以不同的颜色表示，灰色表示设备空闲，红色表示设备已分配

初始化为所有设备都是空闲状态，如下图所示

图4-2

分配设备A正常情况下，如图所示：

图4-3

分配设备A非正常情况下，例如需要设备数超过实际有的设备数时，如图所示：

图4-4

3个设备A都被分配出去，回收设备A时正常情况如下图所示：

图4-5

4.6使用说明

设备管理主要包括设备的分配和回收。

1.设备的模拟

模拟系统中有A、B、C三种独占型设备，A设备3个，B设备2个，C设备1个。

2.数据结构

因为模拟系统比较小，因此只要设备表设计合理既可。

3.设备分配

采用先来先服务策略。

4.设备回收

回收设备后，要注意唤醒等待设备的进程。

5.屏幕显示

屏幕显示要求包括：

其中灰色表示设备空闲，红色表示设备已被分配。

五总结

设备管理主要监视所有设备的状态，制定分配策略，完成设备的分配和回收，合理的控制I/O的控制过程，最大限度的实现CPU与设备、设备与设备之间的把并行工作。

通过对这次操作系统课程设计的亲自参与和操作，使我深刻体会到了：

只要你想做只要你想学没有弄不懂得事情，工程里面也不能不在乎细节，等等。

感觉很受益匪浅。

懂得了操作系统包括的四部分内容：

文件管理和用户接口、存储管理、设备管理、进程管理之间的内在联系。

加深了我对这门课程的理解。

锻炼了自己在考虑全局也不是细节的能力。

通过这次实验，再一次熟悉并深入掌握了程序设计语言和界面设计。

同时，我也深深体会到了团队的重要性，如果没有同组人的互相鼓励和督促我跟本不能很快的完成任务。

一滴水的力量是有限的，但汇聚成溪流将是美丽的。

虽然我们每个人的力量都是有限的，但是激烈的讨论、相互的鼓励使我们在实践中成长。

感谢和我一起面对的同伴们，因为有你们我才变得勤奋。

更感谢给予我们谆谆教导的老师,在我们犹豫困惑时给予我们指导，谢谢您!

六参考文献

X振鹏、王煜、X明《操作系统》（第三版）：

中国铁道