SPOOLing技术


输入:通过输入缓冲放入输入井,CPU空闲时读入内存

输出:从内存放入输出井,外设空闲时通过输出缓冲输出


输入/输出井:磁盘

输入/输出缓冲:内存



设计一个SP00LING输出进程两个请求输出的用户进程,以及一个SP00LING输出服务程序。当请求输出的用户进程希望输出一系列信息时,调用输出服务程序,由输出服务程序将该信息送入输出井。待遇到一个输出结束标志时,表示进程该次的输出文件输出结束。之后,申请一个输出请求块(用来记录请求输出的用户进程的名字、信息在输出井中的位置、要输出信息的长度等),等待SP00LING进程进行输出。 SP00LING输出进程工作时,根据请求块记录的各进程要输出的信息,将其实际输出到打印机或显示器。这里,SP00LING输出进程与请求输出的用户进程可并发运行。 (1)功能分析 当输入“第一个用户进程的请求为:”,“第二个用户进程的请求为:”后,按下“确定”键,再右侧文本区中将显示两个请求输出的用户进程请求的数据,以及SPOOLING输出进程输出的数据。其中两个请求输出的用户进程的调度的概率各为0.45,SPOOLING输出进程的调度为0.10,该调度以随机数发生器产生的随机数来模拟。 (2)进程状态 进程基本状态有3种,分别为可执行、等待结束。可执行态就是进程正在运行或等待调度的状态;等待状态又分为等待状态1、等待状态2等待状态3。 状态变化的条件为: ①进程执行完成时,置为“结束”态。 ②服务程序在将输出信息送输出井时,如发现输出井已满,将调用进程置为“等待状态1”。 ③SP00LING进程在进行输出时,若输出井空,则进入“等待状态2”。 ④SP00LING进程输出一个信息块后,应立即释放该信息块所占的输出井空间,并将正在等待输出的进程置为“可执行状态”。 ⑤服务程序在输出信息到输出井并形成输出请求信息块后,若SP00LING进程处于等待态,则将其置为“可执行状态”。 ⑥当用户进程申请请求输出块时,若没有可用请求块时,调用进程进人“等待状态3”。
### SPOOLing技术的概念 SPOOLing(Simultaneous Peripheral Operations On-Line),即外部设备联机并行操作,通常称为“假脱机技术”,并不是真正的脱离主机的操作,而是为了提高I/O设备的利用率系统的吞吐量所设计的一种机制[^2]。 ### 工作原理 在现代计算机系统中,SPOOLing技术通过引入缓冲区来解决高速CPU与低速外设之间的速度不匹配问题。具体来说: - **输入井(Input Well)** **输出井(Output Well)** 的概念被引入到内存或磁盘上作为临时存储区域。 当应用程序需要打印文档时,并不是直接发送给打印机,而是先写入位于硬盘上的输出井;对于输入请求,则是从输入井读取预先准备好的数据流[^4]。 - 进程A负责将作业从用户终端传送到输入井,而另一个后台进程B会持续监控这些井的状态,在适当时候启动相应的物理I/O传输过程——比如把文件送往实际存在的打印机队列里排队等待打印[^5]。 - 此种方式使得多个程序能够看似同时访问同一个独占型硬件资源(如一台激光打印机),实际上它们轮流获得服务机会,从而实现了资源共享的目的[^1]。 ```python # Python伪代码展示简单的SPOOLing逻辑框架 class Spooler: def __init__(self): self.input_well = [] # 输入井列表 self.output_well = [] # 输出井列表 def add_to_input(self, data): """向输入井添加待处理的数据""" self.input_well.append(data) def process_data(self): """模拟后台进程处理数据的过程""" while True: if not self.input_well or not self.output_well: continue processed_item = some_processing_function(self.input_well.pop()) self.output_well.insert(0, processed_item) def send_to_printer(item): """模拟将项目发送至打印机的功能""" pass ```
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