操作系统:SPOOLing技术(假脱机技术)

一、什么是脱机技术?
批处理阶段引入了脱机输入/输出技术(用磁带完成)
流程如下:
人——> 纸带机——> 外围控制机——>磁带机——>主机——>磁带机——>外围控制机——>纸带机——>人
①在外围控制器的控制下,慢速输入设备的数据先被输入到更快速的磁带上,之后主机可以从快速的磁带上读入数据,从而缓解了速度矛盾
②引入脱机技术之后,缓解了CPU与慢速I/O设备的速度矛盾。另一方面,即使CPU在忙碌,也可以提前将数据输入到磁带;即使慢速的输出设备纸带机正在忙碌,也可以提前将数据输出到磁带

二、假脱机技术(SPOOLing技术)
用软件的方式实现脱机技术
在这里插入图片描述
输入井/输出井模拟磁带机
输入进程/输出进程模拟外围控制机
输入缓冲区/输出缓冲区相当于数据中转站

SPOOLing技术必须有多道程序技术的支持

三、SPOOLing技术的应用—共享打印机
打印机是一种独占式设备,但是可以通过SPOOLing技术变为共享设备。
在这里插入图片描述
当多个用户进程提出打印请求时,系统会答应他们的请求,但是并不是真正的把打印机分配给他们,而是由假脱机管理进程为每个进程做两件事:
①在磁盘输出井中,为进程申请一个空闲缓冲区,并将要打印的数据送入其中。
②为用户进程申请一张空白的打印请求表(包含用户的打印数据存放位置等信息),并将用户的打印请求填入表中,再将该表挂到假脱机文件队列上。
当打印机空闲时,输出进程会从文件队列的队头取出一张打印请求表,并根据表中的要求将要打印的数据从输出井中传送到输出缓冲区,再输出打印机进行打印,这种方式可依次处理完全部的打印任务。
虽然系统中只有一个打印机,但是每个进程提出打印请求时,系统都会同意他的请求,并在输出警钟为其分配一个存储区,相当于分配了一个逻辑设备,使每个用户进程都能感觉到自己在独占一台打印机,从而实现了打印机的共享。

SPOOLing技术可以把一台物理设备虚拟成逻辑上的多台设备,可将独占式设备改造成共享设备。

四、总结:
SPOOLing技术的特点:

  • 提高了I/O速度。从对低速I/O设备进行的I/O操作变为对输入井或输出井的操作,如同脱机操作一样,提高了I/O速度,缓和了CPU与低速I/O设备速度不匹配的矛盾。
  • 将独占设备改造为共享设备。因为在SPOOLing系统的系统中,实际上并没为任何进程分配设备,而只是在输入井或输出井中为进程分配一个存储区和建立一张I/O请求表。这样,便把独占设备改造为共享设备。
  • 实现了虚拟设备功能。多个进程同时使用一独享设备,而对每一进程而言,都认为自己独占这一设备,从而实现了设备的虚拟分配。不过,该设备是逻辑上的设备。
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