操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)_Spooling技術(shù)

1、學(xué)號(hào)P1514032 專(zhuān)業(yè) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 姓名 實(shí)驗(yàn)日期2017.12.21教師簽字 成績(jī) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告【實(shí)驗(yàn)名稱】Spooling系統(tǒng)模擬【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹矿w會(huì)操作系統(tǒng)中spooling假脫機(jī)輸入輸出的過(guò)程，以及緩沖區(qū)，輸入井，輸出井，輸出緩沖區(qū)間的關(guān)系，井管理程序的作用?！緦?shí)驗(yàn)原理】Spooling技術(shù)實(shí)質(zhì)上是利用一個(gè)共享設(shè)備的一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，并不是真正占有這一設(shè)備，用戶進(jìn)程把要完成的任務(wù)以及文件的形式存入存儲(chǔ)區(qū)，在存儲(chǔ)區(qū)中排隊(duì)并等待SPOOLING系統(tǒng)調(diào)度，只有被SPOOLING系統(tǒng)調(diào)度并輸入，此項(xiàng)任務(wù)才真正完成，通過(guò)SPOOLING技術(shù)可以使獨(dú)占設(shè)備成為共享設(shè)備，由此大大提高了設(shè)備的使用率，節(jié)約

2、了硬件資源。Spooling系統(tǒng)主要有以下三部分組成： （1）輸入井和輸出井。這是在磁盤(pán)上開(kāi)辟的兩個(gè)大存儲(chǔ)空間。輸入井是模擬脫機(jī)輸入時(shí)的磁盤(pán)設(shè)備，用于暫存IO設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)；輸出井是模擬脫機(jī)輸出時(shí)磁盤(pán)，用于暫存用戶程序的輸出數(shù)據(jù)。 (2)輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)。為了緩和CPU和磁盤(pán)之間速度不匹配的矛盾，在內(nèi)存中要開(kāi)辟兩個(gè)緩沖區(qū)：輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)。輸入緩沖區(qū)用于暫存由輸入設(shè)備送來(lái)的數(shù)據(jù)，以后再傳送到輸入井。輸出緩沖區(qū)用于暫存從輸出井送來(lái)的數(shù)據(jù)，以后在傳送給輸出設(shè)備。 (3)輸入進(jìn)程SPi和輸出進(jìn)程SP0。這里利用兩個(gè)進(jìn)程來(lái)模擬脫機(jī)IO時(shí)的外圍控制機(jī)。其中，進(jìn)程SPi模擬脫機(jī)輸入時(shí)的外圍控制

3、機(jī)，將用戶要求的數(shù)據(jù)從輸入機(jī)通過(guò)輸入緩沖區(qū)再送到輸入井，當(dāng)CPU需要輸入數(shù)據(jù)時(shí)，直接從輸入井讀入內(nèi)存；進(jìn)程SP0模擬脫機(jī)輸出時(shí)的外圍控制機(jī)，把用戶要求輸出的數(shù)據(jù)先從內(nèi)存送到輸出井，待輸出設(shè)備空閑時(shí)，再將輸出井中的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)輸出緩沖區(qū)送到輸出設(shè)備上【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：#define N 1000/設(shè)置緩沖區(qū)最大為100int buffer_num ; /緩沖區(qū)實(shí)際大小int input_numsN;/設(shè)置輸入數(shù)組int input_num; /io設(shè)備輸入大小double time=0; /需求時(shí)間int read_time; /每個(gè)字符讀取到緩沖區(qū)的時(shí)間int read_time2; /緩沖區(qū)

4、輸入到管理主要函數(shù)：void init()/初始化緩沖區(qū)，初始化輸入void set_time()/設(shè)置時(shí)間void input_process()/Spooling模擬void output_runtime()/輸出時(shí)間函數(shù)流程圖：實(shí)驗(yàn)源代碼：#include<stdio.h>#include<windows.h>#define N 1000/設(shè)置緩沖區(qū)最大為100int buffer_num ; /緩沖區(qū)實(shí)際大小int wellN;int pos=0;int input_numsN;int input_num; /io設(shè)備輸入大小double time=0;int

5、read_time;int read_time2;void set_time()/設(shè)置時(shí)間printf("輸入讀取一個(gè)字符的時(shí)間n"); scanf("%d",&read_time); printf("輸入緩沖區(qū)到管理的時(shí)間n"); scanf("%d",&read_time2);void init()/初始化緩沖區(qū)，初始化輸入 printf("輸入緩沖區(qū)大小n"); scanf("%d",&buffer_num); printf("輸入io

6、設(shè)備要輸入的數(shù)字量n"); scanf("%d",&input_num); for(int i=1; i<=input_num; i+) input_numsi=i;void input_process()/輸入進(jìn)程 int i,j=0; printf("緩沖區(qū)的內(nèi)容為:n"); if( input_num<=buffer_num) j=0; for(i=0; i< input_num; i+) Sleep(read_time*20);/模擬I/O到 緩沖區(qū)的時(shí)間 printf("%dt", inp

7、ut_numsi); j+; printf("緩沖區(qū)未滿，緩沖區(qū)將數(shù)據(jù)寫(xiě)入輸入 "); for(int k=0; k<6; k+) Sleep(read_time2*20);/模擬緩沖區(qū)到輸入時(shí)間 printf("."); printf("n"); Sleep(read_time2*20);/模擬緩沖區(qū)到輸入時(shí)間 time+=read_time*j+(j*1.0/buffer_num)*read_time2; return; for(i=0; i< input_num; i+) Sleep(read_time*20); j

8、+; printf("%dt", input_numsi);/輸出到屏幕 if(j= buffer_num) j=0; printf("緩沖區(qū)滿，緩沖區(qū)將數(shù)據(jù)寫(xiě)入輸入 "); for(int k=0; k<6; k+) Sleep(read_time2*20); printf("."); printf("n"); time+=read_time*buffer_num+read_time2; printf("當(dāng)前時(shí)間為%.2fnn",time); printf("緩沖區(qū)的內(nèi)容為:n

9、"); if(j!= buffer_num) printf("nn"); time+=read_time*j+(j*1.0/buffer_num)*read_time2;void output_runtime()/輸出時(shí)間函數(shù) printf("所用的時(shí)間為%.2fn",time);int main() int choose; printf("nn*Spooling系統(tǒng)模擬程序*n"); init();/初始化 set_time();/設(shè)置時(shí)間 input_process();/模擬輸入 output_runtime();/輸

10、出運(yùn)行時(shí)間實(shí)驗(yàn)截圖：分三種情況：當(dāng)要I/O要輸入的字符數(shù)小于等于緩沖區(qū)時(shí)，如圖，設(shè)置緩沖區(qū)數(shù)量為8，I/O中字符數(shù)為4，此時(shí)緩沖區(qū)不會(huì)滿，所用的時(shí)間為（4*4）+（4/8）*6=19，驗(yàn)證正確。二、當(dāng)要I/O要輸入的字符數(shù)恰好等于等于緩沖區(qū)的整數(shù)倍時(shí)。如圖，設(shè)置緩沖區(qū)數(shù)量為4，I/O中字符數(shù)為52，此時(shí)會(huì)有13個(gè)滿緩沖區(qū)，輸出每一步緩沖區(qū)到的當(dāng)前時(shí)間，所用的總時(shí)間為（4*52）+13*8=312，驗(yàn)證正確。三、當(dāng)要I/O要輸入的字符數(shù)恰好等于等于緩沖區(qū)的整數(shù)倍并有余數(shù)時(shí)時(shí)。如圖，設(shè)置緩沖區(qū)數(shù)量為4，I/O中字符數(shù)為54，此時(shí)會(huì)有13個(gè)滿緩沖區(qū)，和一個(gè)半緩沖區(qū)輸出每一步緩沖區(qū)到的當(dāng)前時(shí)間，所用的

11、總時(shí)間為（4*54）+13*8+4/8*8=324，驗(yàn)證正確。【小結(jié)或討論】1、Spooling技術(shù)實(shí)質(zhì)上是利用一個(gè)共享設(shè)備的一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，并不是真正占有這一設(shè)備，用戶進(jìn)程把要完成的任務(wù)以及文件的形式存入存儲(chǔ)區(qū)，在存儲(chǔ)區(qū)中排隊(duì)并等待SPOOLING系統(tǒng)調(diào)度，只有被SPOOLING系統(tǒng)調(diào)度并輸入，此項(xiàng)任務(wù)才真正完成，通過(guò)SPOOLING技術(shù)可以使獨(dú)占設(shè)備成為共享設(shè)備，由此大大提高了設(shè)備的使用率，節(jié)約了硬件資源。2、在編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，分成了三種情況即輸入量小于緩沖區(qū)數(shù)量，輸入量等于緩沖區(qū)數(shù)量的整倍數(shù)，輸入量等于緩沖區(qū)數(shù)量的整倍數(shù)加余數(shù)，需要注意的是，讀取結(jié)束時(shí)，當(dāng)緩沖區(qū)未滿時(shí)，所需要的時(shí)間并不是整個(gè)緩沖區(qū)移植到管理的時(shí)間，而是n/num*time，其中n為緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)量，num為緩沖區(qū)大小，time為緩沖區(qū)到的時(shí)間。3、在對(duì)Spooling技術(shù)的理解中，由于I/O的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)