操作系统 | 实验七 SPOOLING技术

一、实验目的

理解和掌握SPOOLING假脱机技术

二、实验内容

通过SPOOLING技术可将一台物理I/O设备虚拟为多台逻辑I/O设备，同样允许多个用户共享一台物理I/O设备，从而使其成为虚拟设备。该技术广泛应用与各种计算机的I/O，通过采用预输入和缓输出的方法，使用共享设备的一部分空间来模拟独占设备，以提高独占设备的利用率。

三、数据结构

3.1 数据结构

1）进程控制块PCB

struct PCB
{
	int status;
	int length; //长度
}*pcb[3];
其中status表示进程状态，其取值：
0表示可执行状态
1表示等待状态1；
2表示等待状态2;
3表示等待状态3。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

2）请求输出块reqblock

struct REQ
{
	int reqname; //请求进程名
	int length;	//本次输出信息长度
	int addr;	//信息在输出井的首地址
}reqBlock[10];
1
2
3
4
5
6

3.2 函数以及功能

四、程序流程图

五、实验代码

#include
#include
#include
#define SYSINFO "SPOOLING技术" // 系统信息 
#define AUTHOR "孤灯" //作者 

/**
* 	@Author: 孤灯
* 	@Date: 2022-05-16 20:20:17
* 	@LastEditTime: 2022-05-17 15:20:00
* 	@keywords: SPOOLING技术
**/

struct PCB
{
	int status;
	int length;
}*pcb[3];

struct REQ
{
	int reqname;
	int length;
	int addr;
}reqBlock[10];

int buffer[2][100];
int head=0, tail=0;
int t1 = 0,t2 = 0;

void request(int i);//i=1表示用户进程1；i=2表示用户进程2
void spooling();

void request(int i)
{
	int j = 0;
	int m = 0;
	int s = 0;
	int length = 0;

	struct REQ* run = NULL;

	if(1 == i)
		t1--;
	else
		t2--;

	printf("\n********************************************************\n");
	printf("用户%d请求数据\n", i);
	run = &reqBlock[tail%10];
	run->reqname = i;
	run->length = 0;

	if(0 == tail)
	{
		run->addr = 0;
	}
	else
	{
		int index = (tail-1)%10;
		run->addr = reqBlock[index].addr+reqBlock[index].length;
	}
	for(m = 0; m < 100; m++)
	{
		if(0 == buffer[i-1][m])
		{
			run->addr = m;
			break;
		}
	}
	
	s = 0;
	while(1)
	{
		j = rand()%10;
		if(0 == j)
		{
			run->length = length;
			break;
		}
		buffer[i-1][(run->addr+length)] = j;
		printf("此时请求打印数据为：%d\t\n", j);
		length++;
	}

	puts("");
	pcb[i-1]->length += length;
	printf("此时PCB[%d]中length的值为%d\n",i-1,pcb[i-1]->length);
	length = 0;
	if(2 == pcb[2]->status)
		pcb[2]->status = 0;
	tail++;
}

void spooling()
{
	int i = 0;
	int j = 0;

	struct REQ * run;
	printf("\n********************************************************\n");
	printf("调用SPOOLING输出服务程序输出数据:");
	run = &reqBlock[head%10];
	printf("打印用户%d的数据:\n",run->reqname);
	for(i = 0; i < run->length; i++)
	{
		printf("%3d", buffer[run->reqname-1][run->addr+i]);
	}
	
	head++;
	for(int j = 0; j < 2; j++)
	{
		if(1 == pcb[j]->status) //若没有可用请求块时，调用进程进入"等待状态3
			pcb[j]->status = 0;
	}
}


int main()
{
	int l = 0;
	int m = 0;
	int n = 0;
	int j = 0;
	int k = 0;
	printf("%s\nDesigned By：%s\n",SYSINFO, AUTHOR);
	for(l = 0; l < 2; l++)
		for(j = 0; j < 100; j++)
			buffer[l][j] = 0;
	for(n = 0; n < 3; n++)
	{
		struct PCB * tmppcb=(struct PCB*)malloc(sizeof(struct PCB));
		tmppcb->status = 0;
		tmppcb->length = 0;
		pcb[n] = tmppcb;
	}

	printf("用户1的请求次数为:");
	scanf("%d", &t1);

	printf("\n用户2的请求次数为:");
	scanf("%d", &t2);
	printf("\n");

	srand((unsigned)time(NULL));
	while(1)
	{
		k = rand()%100;
		printf("\n********************************************************\n");
		printf("当前k的值为%d \n",k);
		if((k <= 45) && (t1 > 0))
		{
			if(0 == pcb[0]->status)
				request(1);
		}
		else if((k <= 90)&&(t2 > 0))
		{
			if(0 == pcb[1] -> status)
				request(2);
		}
		else
			spooling();
		if((0 == t1) && (0 == t2) && (head == tail))
			break;
	}
	for(m = 0; m < 3; m++)
	{
		free(pcb[m]);
		pcb[m] = NULL;
	}
	
	getchar();
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173

六、实验结果

用户一的请求次数和用户二的请求次数都为3次时

七、实验体会总结

体会与总结：

• 此次实验目的清晰，就是通过算法实现SPOOLING假脱机技术，代码也稍简单，可以很快调试出结果，并得到满意的输出内容。
• 此次实验的目的是理解和掌握SPOOLING假脱机技术，掌握SPOOLING技术实现的原理极其逻辑，以及如何用代码进行该流程的实现，是我们值得思考和深究的问题。
• 使用SPOOLING技术后，当多个用户进程请求打印输出时，SPOOLing系统同意为他们打印输出，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： 1.由输出进程在输出井中为之申请一个空闲磁盘块区，并将要打印的数据送入其中。2.输出进程再为用户进程申请一张空白的用户请求打印表，并将用户的打印要求填入 其中，再将该表挂到请求打印队列上。当打印机空闲时，输出进程会从打印队列取出一张打印请求表，并把要答应的数据输出到输出缓冲区中，在输出给输出设备(打印机)进行打印。
• SPOOLING技术提高了输入输出速度、将独占设备改造为共享设备、并实现了虚拟设备功能。
• 代码中还有很多地方值得深究和理解，需要多花时间去推敲思考，才能更好的理解其中的奥妙和精髓之处。