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。

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];

3.2 函数以及功能

四、程序流程图

五、实验代码

#include<stdlib.h>
#include<time.h>
#include<stdio.h>
#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();
}

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。