操作系统实验_Spooling技术.doc

学号P1514032 专业 计算机科学与技术 姓名 实验日期2017.12.21教师签字 成绩 实验报告【实验名称】Spooling系统模拟【实验目的】体会操作系统中spooling假脱机输入输出的过程，以及缓冲区，输入井，输出井，输出缓冲区间的关系，井管理程序的作用。【实验原理】Spooling技术实质上是利用一个共享设备的一个存储区，并不是真正占有这一设备，用户进程把要完成的任务以及文件的形式存入存储区，在存储区中排队并等待SPOOLING系统调度，只有被SPOOLING系统调度并输入，此项任务才真正完成，通过SPOOLING技术可以使独占设备成为共享设备，由此大大提高了设备的使用率，节约了硬件资源。Spooling系统主要有以下三部分组成： （1）输入井和输出井。这是在磁盘上开辟的两个大存储空间。输入井是模拟脱机输入时的磁盘设备，用于暂存IO设备输入的数据；输出井是模拟脱机输出时磁盘，用于暂存用户程序的输出数据。 (2)输入缓冲区和输出缓冲区。为了缓和CPU和磁盘之间速度不匹配的矛盾，在内存中要开辟两个缓冲区：输入缓冲区和输出缓冲区。输入缓冲区用于暂存由输入设备送来的数据，以后再传送到输入井。输出缓冲区用于暂存从输出井送来的数据，以后在传送给输出设备。 (3)输入进程SPi和输出进程SP0。这里利用两个进程来模拟脱机IO时的外围控制机。其中，进程SPi模拟脱机输入时的外围控制机，将用户要求的数据从输入机通过输入缓冲区再送到输入井，当CPU需要输入数据时，直接从输入井读入内存；进程SP0模拟脱机输出时的外围控制机，把用户要求输出的数据先从内存送到输出井，待输出设备空闲时，再将输出井中的数据经过输出缓冲区送到输出设备上【实验内容】数据结构：#define N 1000/设置缓冲区最大为100int buffer_num ; /缓冲区实际大小int input_numsN;/设置输入数组int input_num; /io设备输入大小double time=0; /需求时间int read_time; /每个字符读取到缓冲区的时间int read_time2; /缓冲区输入到管理主要函数：void init()/初始化缓冲区，初始化输入void set_time()/设置时间void input_process()/Spooling模拟void output_runtime()/输出时间函数流程图：实验源代码：#include#include#define N 1000/设置缓冲区最大为100int buffer_num ; /缓冲区实际大小int wellN;int pos=0;int input_numsN;int input_num; /io设备输入大小double time=0;int read_time;int read_time2;void set_time()/设置时间printf(输入读取一个字符的时间n); scanf(%d,&read_time); printf(输入缓冲区到管理的时间n); scanf(%d,&read_time2);void init()/初始化缓冲区，初始化输入 printf(输入缓冲区大小n); scanf(%d,&buffer_num); printf(输入io设备要输入的数字量n); scanf(%d,&input_num); for(int i=1; i=input_num; i+) input_numsi=i;void input_process()/输入进程 int i,j=0; printf(缓冲区的内容为:n); if( input_num=buffer_num) j=0; for(i=0; i input_num; i+) Sleep(read_time*20);/模拟I/O到 缓冲区的时间 printf(%dt, input_numsi); j+; printf(缓冲区未满，缓冲区将数据写入输入 ); for(int k=0; k6; k+) Sleep(read_time2*20);/模拟缓冲区到输入时间 printf(.); printf(n); Sleep(read_time2*20);/模拟缓冲区到输入时间 time+=read_time*j+(j*1.0/buffer_num)*read_time2; return; for(i=0; i input_num; i+) Sleep(read_time*20); j+; printf(%dt, input_numsi);/输出到屏幕 if(j= buffer_num) j=0; printf(缓冲区满，缓冲区将数据写入输入 ); for(int k=0; k6; k+) Sleep(read_time2*20); printf(.); printf(n); time+=read_time*buffer_num+read_time2; printf(当前时间为%.2fnn,time); printf(缓冲区的内容为:n); if(j!= buffer_num) printf(nn); time+=read_time*j+(j*1.0/buffer_num)*read_time2;void output_runtime()/输出时间函数 printf(所用的时间为%.2fn,time);int main() int choose; printf(nn*Spooling系统模拟程序*n); init();/初始化 set_time();/设置时间 input_process();/模拟输入 output_runtime();/输出运行时间实验截图：分三种情况：当要I/O要输入的字符数小于等于缓冲区时，如图，设置缓冲区数量为8，I/O中字符数为4，此时缓冲区不会满，所用的时间为（4*4）+（4/8）*6=19，验证正确。二、当要I/O要输入的字符数恰好等于等于缓冲区的整数倍时。如图，设置缓冲区数量为4，I/O中字符数为52，此时会有13个满缓冲区，输出每一步缓冲区到的当前时间，所用的总时间为（4*52）+13*8=312，验证正确。三、当要I/O要输入的字符数恰好等于等于缓冲区的整数倍并有余数时时。如图，设置缓冲区数量为4，I/O中字符数为54，此时会有13个满缓冲区，和一个半缓冲区输出每一步缓冲区到的当前时间，所用的总时间为（4*54）+13*8+4/8*8=324，验证正确。【小结或讨论】1、Spooling技术实质上是利用一个共享设备的一个存储区，并不是真正占有这一设备，用户进程把要完成的任务以及文件的形式存入存储区，在存储区中排队并等待SPOOLING系统调度，只有被SPOOLING系统调度并输入，此项任务才真正完成，通过SPOOLING技术可以使独占设备成为共享设备，由此大大提高了设备的使用率，节约了硬件资源。2、在编写实验的过程中，分成了三种情况即输入量小于缓冲区数量，输入量等于缓冲区数量的整倍数，输入量等于缓冲区数量的整倍数加余数，需要注意的是，读取结束时，当缓冲区未满时，所需要的时间并不是整个缓冲区移植到管理的时间，而是n/num*time，其中n为缓冲区中的数据量，num为缓冲区大小，time为缓冲区到的时间。3、在对Spooling技术的理解中，由于I/O的速度远远小于内存到硬盘的速度，所以并不能实