操作系统

计算机科学与技术系实验报告专业名称计算机科学与技术课程名称计算机操作系统项目名称模拟实现单道路I/O系统设备分配程序班级 13计科2班学号 1304012046姓名李孟霞同组人员无实验日期 2015.11.30模拟实现单道路I/O系统设备分配程序一、实验目的熟练掌握单通路I/O系统中的设备分配方法。

二、实验内容本实验要求实现模拟单通路I/O系统中的设备分配程序，有如下要求：1、设计系统设备表SDT、设备控制表DCT、控制器表COCT、通道表CHCT 和逻辑设备表LUT。

2、提供给用户各表目的初态。

3、回答信息：能够分配时，给出设备号、控制器号、通道号，否则，给出无法分配的回答，插入相应的等待队列。

三、实验环境Windows系统，C语言四、实验步骤1、任务分析为单通路I/O系统设计系统设备表SDT、设备控制表DCT、控制器表COCT、通道表CHCT和逻辑设备表LUT五张表。

用户可以查看各表目的内容，另外，程序为用户进程分配设备，并且输出分配结果，如果能够分配，则给出设备号、控制器号、通道号，否则，给出无法分配的回答，插入相应的等待队列。

2、概要设计为实现本次实验任务要求，首先，定义SDT、DCT、COCT、CHCT、LUT 五张表，调用input（）函数初始化各表内容；其次，调用print（）函数，实现对上述四张表的输出显示；最后，调用add_process（）函数，为用户进程申请设备，如果分配成功，给出设备号、控制器号、通道号，否则，给出无法分配的原因，并将该进程插入相应的等待队列中。

本程序包含如下3个模块：（1）主模块，由函数main（）组成。

（2）显示表目模块，由函数print（）组成。

（3）分配设备模块，由函数add_process（）、process_run（）等函数组成。

绘制流程图如下：流程图3、详细设计和编码通过以上的分析和初步设计，已经对本程序作了初步了解。

下面将对本程序的各个模块作详细的讲解。

（1）主函数模块对各个表就行初始化，设置好各个表的状态，以及对各个步骤进行函数调用来实现本实验的要求。

（2）显示表目模块调用print（）函数，显示出SDT系统设备表、DCT设备控制表、COCT 控制器控制表、CHCT通道表和LUT逻辑设备表五张表目，直接显示各表中的设备类型、设备名称和设备状态等信息。

(3) 分配设备模块在此模块中，首先调用add_process（）函数，要求用户输入所要申请的逻辑设备名称，然后根据逻辑设备名称查看LUT表中的该设备是否存在，若不存在，则直接退出分配，输出分配失败原因，若存在，则继续如下分析：a.分配设备。

根据LUT表找到设备表，然后根据SDT表中指向DCT表该设备的指针，检索到DCT设备控制表中该物理设备，检查该设备的状态信息Busy。

若忙，则将要求I/O的进程插入到该设备的等待队列中等待；若不忙，则继续步骤（b）。

b.分配控制器。

根据设备控制表DCT中的控制器表指针，可找到与此设备相连的控制器表COCT，通过检查该表中的状态信息Busy。

若忙，则将要求I/O的进程插入到等待该控制器的队列中等待；若不忙，则把该控制器分配给进程，继续步骤（c）。

c.分配通道。

首先根据控制器表COCT中的通道表指针找到与此控制器相连的通道表CHCT，从中了解此通道的状态信息Busy。

若为忙，则把该进程插入等待通道的队列CHL中;若通道空闲，则表明本次I/O请求所需之I/O设备和相应的控制器、通道都能得到，于是便可启动I/O设备开始数据传送。

调用add_process（）函数来实现上述步骤。

分配完成后，将相应的设备、控制器和通道的状态信息Busy置1。

结束分配程序。

4、调试分析本次程序设计的核心内容在于设备的分配过程，一次分配只有在设备、控制器和通道三者都分配成功时，这次分配才算成功。

该程序的核心逻辑关系是先分配设备再分配控制器最后分配通道。

当三者都空闲并安全时，才可分配，最终启动该I/O设备进行数据传送。

五、测试结果运行程序后，运行结果如下图1。

图1 进行初始化，运行结果如下图2图2图3 各表的初始化状态如图3。

图3进程分配设备结果如图3六、实验总结通过这次模拟实现单道路I/O系统中的设备分配程序的实验，我对设备控制表DCT、控制器控制表COCT、通道控制表CHCT、系统设备表SDT和逻辑设备表LUT得到了进一步的掌握，整个实验主要就是利用这五张表的知识。

设备分配程序主要就三个步骤：分配设备、分配控制器和分配通道，每一步都是在上一步的基础之上进行的。

只有三步都完成了才是分配成功了，在实验过程中也遇到了很多问题，主要是编写代码的过程中，在同学的帮助也顺利的完成了实验，达到了实验的要求。

通过实验也同时巩固了操作系统理论课输入输出系统这一章节的内容。

七、附录源程序：#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<conio.h>#define NAME_NUM 10typedef struct _COCT_list{char name[NAME_NUM];struct _COCT_list *next;} COCT_list;//通道控制表CHCTtypedef struct _CHCT{char name[NAME_NUM];//int state;//COCT_list *COCT_head;COCT_list *COCT_tail;struct _CHCT *next;} CHCT;typedef struct _DCT_list{char name[NAME_NUM];//等待控制器队列的设备名字struct _DCT_list *next;} DCT_list;//控制器控制表COCTtypedef struct _COCT{char name[NAME_NUM];//int state;//CHCT *CHCT;//DCT_list *DCT_head;//等待控制器队列的队首指针DCT_list *DCT_tail;//struct _COCT *next;} COCT;typedef struct _Process{char * name[NAME_NUM];//进程名字// int num;//进程标志号struct _Process *next;} Process;//设备控制表DCTtypedef struct _DCT{char name[NAME_NUM];//设备名字char type[NAME_NUM];//设备类型int adr;//设备地址int state;//设备状态COCT *coct;//指向控制器表的指针Process *process_head;//等待进程的队首指针Process *process_tail;//等待进程的队尾指针int repeat;//重复次数struct _DCT *next;} DCT;//系统设备表SDTtypedef struct _SDT{char name[NAME_NUM];char type[NAME_NUM];//设备类型DCT *DCT;//DCT指针long adr;//驱动程序入口} SDT;//逻辑设备表LUTtypedef struct _LUT{char name[NAME_NUM];char dct_name[NAME_NUM];int adr;struct _LUT *next;} LUT;//默认状态下初始化书中p113的单通道I/ODCT *main_DCT;COCT *main_COCT;CHCT *main_CHCT;LUT *main_LUT;void init_1();void init(){puts(" 13级计科二班1304012046 李孟霞");puts("-----------------------------------------------");puts(" 进行初始化工作,请您输入相关内容");//puts("\n 如:与"设备1"有关的控制器名为"控制器1",通道名为"通道1",您应如下输入:");puts("\n 如:与\"设备1\"有关的控制器名为\"控制器1\",通道名为\"通道1\",您应如下输入:");puts("\n 请输入设备号: (此处输入:设备1)");puts(" 请输入控制器号: (此处输入:控制器1)");puts(" 请输入通道号: (此处输入:通道1)");puts(" 这样完成一次输入");puts("\n 注意:当设备号为-1时,退出输入");puts("-----------------------------------------------");init_1();}void init_1(){DCT *dct;COCT *coct;CHCT *chct;LUT *lut;dct=(DCT *)malloc(sizeof(DCT));main_DCT=dct;dct->next=NULL;coct=(COCT *)malloc(sizeof(COCT));main_COCT=coct;coct->next=NULL;chct=(CHCT *)malloc(sizeof(CHCT));main_CHCT=chct;chct->next=NULL;lut=(LUT *)malloc(sizeof(LUT));main_LUT=lut;lut->next=NULL;}void input(){DCT *dct;DCT *dct_1;DCT *dct_2;COCT *coct;COCT *coct_1;CHCT *chct;CHCT *chct_1;LUT *lut;LUT *lut_1;char name[NAME_NUM];int a;while(1){a=0;puts("\n++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++\n");printf("请输入设备号:");scanf("%s",name);if(!strcmp(name,"-1"))break;dct_2=main_DCT;dct_1=main_DCT->next;while(dct_1!=NULL){if(!strcmp(dct_1->name,name)){printf("\n该设备已存在,请重新输入:");scanf("%s",name);dct_1=main_DCT->next;dct_2=main_DCT;continue;}dct_1=dct_1->next;dct_2=dct_2->next;break;}if(dct_1==NULL)dct_1=dct_2;dct=(DCT *)malloc(sizeof(DCT));if(dct_1==NULL){dct_1=main_DCT;}dct_1->next=dct;dct->next=NULL;strcpy(dct->name,name);dct->adr=(int)&dct;dct->process_head=NULL;dct->process_tail=NULL;dct->repeat=5;dct->state=0;strcpy(dct->type,"输入设备");printf("\n请输入控制器号:");scanf("%s",name);coct_1=main_COCT->next;while(coct_1!=NULL){if(!strcmp(coct_1->name,name)){dct->coct=coct_1;coct=coct_1;a=1;break;}coct_1=coct_1->next;}if(coct_1==NULL){coct=(COCT *)malloc(sizeof(COCT));dct->coct=coct;strcpy(coct->name,name);coct->DCT_head=NULL;coct->DCT_tail=NULL;coct->next=NULL;coct->state=0;coct_1=main_COCT;while(coct_1->next!=NULL){coct_1=coct_1->next;}coct_1->next=coct;}if(a==1){puts(" 控制器存在，不能指定通道。