设备独立性软件

5.1.3 已经给出了这一层的六项职责，5.2 这一整节就是把这六项逐个展开：本节讲”设备独立性”这个核心思想与逻辑名到物理名的映射，5.2.2 讲缓冲管理，5.2.3 讲设备分配与回收。

机制

设备独立性的含义

设备独立性（设备无关性）指：用户程序中使用的是逻辑设备名，而系统在实际执行时将其转换为物理设备名。

这与文件系统的”按名存取”是完全相同的思路——用户说”打印机”，不说”3 号 LPT 端口上那台惠普”；正如用户说”我的论文.docx”，不说”第 38912 号盘块”。

这样做带来三个好处：

① 方便用户编程。 用户不必了解物理设备的具体细节，也不必知道系统里到底装了几台打印机。

② 使程序运行不受具体机器环境的限制。 若程序里写死了”3 号打印机”，一旦那台机器坏了或换了编号，程序就跑不起来；用逻辑名则由系统在运行时挑一台可用的。

③ 便于程序移植。 同一个程序拿到另一台配置完全不同的机器上，不需要修改任何一行代码。

逻辑设备表

实现映射靠的是逻辑设备表（LUT），表中每个表项包含三项内容：逻辑设备名、物理设备名、设备驱动程序的入口地址。

第三项值得注意：LUT 不只回答”这个逻辑名对应哪台设备”，还直接给出了这台设备的驱动程序在哪。这样一次查表就同时解决了”用哪台”和”怎么驱动”两个问题，后续调用不必再查。

LUT 有两种设置方式：

① 整个系统只设置一张 LUT。 所有进程的逻辑设备名都记在这一张表里，因此不同进程不允许使用相同的逻辑设备名。这一限制在多用户环境下很不方便。

② 为每个用户设置一张 LUT。 每个用户一张表，于是不同用户可以使用相同的逻辑设备名（都叫”打印机”，各自映射到不同的物理设备），互不冲突。

这组对照与单级目录与两级目录的演进完全同构：一张全局表导致不允许重名，按用户分表才解决重名问题。

设备的两种编号

绝对号是系统为每台设备统一编的号，作为区分硬件、识别设备的代号。它由系统使用，用户程序不用。

相对号（用户设备号）是用户在自己的程序中定义的设备号，属于逻辑层面。

两者的关系正是设备独立性的另一种表述：用户用相对号，系统靠 LUT 把它换算成绝对号。

疑问点：设备统一编号的名称

将系统中的每台设备按某种原则统一进行编号，这些编号作为区分硬件和识别设备的代号，该编号称为设备的（　）。 A. 绝对号　B. 相对号　C. 类型号　D. 符号

答案 A。

题干的三个关键词各自指向”绝对号”：“每台设备”说明编号是一台一个而非一类一个（排除 C 类型号）；“统一进行编号”说明这是系统层面的全局行为（排除 B 相对号，相对号是用户自己在程序里定义的）；“区分硬件和识别设备”说明它面向的是物理设备。

记法：“绝对”对应物理、系统、全局唯一；“相对”对应逻辑、用户、程序内部。

边界

设备独立性不等于”所有设备用起来都一样”

这是对这个名字最常见的误读。

设备独立性说的是”用户程序不依赖于具体是哪一台设备”，而不是”块设备和字符设备可以用同一套操作”。磁盘能 seek、键盘不能，这个差别永远存在，见 5.1.4 的三类接口。

准确表述：独立的是”哪一台”，不是”哪一类”。

逻辑设备表与文件系统的目录

两者做的是同一件事——把名字翻译成实体——但翻译的终点不同：

目录把文件名翻译成 FCB / inode，终点是文件的元数据。

LUT 把逻辑设备名翻译成物理设备名 + 驱动程序入口，终点是设备与驱动它的代码。

共同点是两者都实现了”按名存取”，都因此获得了位置无关性。 这也是 UNIX 能把设备做成 /dev 下的特殊文件、让两套命名合二为一的基础。