SPOOLING 系統(tǒng)

1、8.1.5 設備分配3. 虛擬分配對設備采用動態(tài)分配比靜態(tài)分配具有更高的設備利用率，為了能夠動態(tài)分配獨占設備又不至于死鎖，操作系統(tǒng)對獨占設備進行改造，在共享設備上虛擬獨占設備。這種共享設備上虛擬的獨占設備稱為虛擬設備，對虛擬設備實施的動態(tài)分配稱為虛擬分配。SPOOLing（Simultaneous Peripheral Operation On Line）技術就是將一臺獨占設備改造為共享設備的一種行之有效的技術。 18.1.5 設備分配 （1）輸入井和輸出井為了實現虛擬設備必須在磁盤上劃出兩類稱為“井”的存儲空間，分別虛擬輸入設備和輸出設備。虛擬輸入設備的井稱為“輸入井”，用于收容從輸入設備上

2、輸入的數據；虛擬輸出設備的井稱為“輸出井”，用于收容用戶進程需要輸出的數據。28.1.5 設備分配 （2） 虛擬分配當進程請求分配獨占設備時，操作系統(tǒng)分給進程的并不是物理I/O設備，而是這些可以共享分配的、與物理設備有邏輯聯系的虛擬設備“井”。再由操作系統(tǒng)將分給進程的“井”掛到具體的物理獨占設備隊列上進行I/O，實現獨占設備與進程之間的邏輯關聯。虛擬分配是對虛擬設備實施的分配，它包含兩步：采用共享分配為進程分配一個共享設備“井”；將“井”與指定的獨占設備關聯。虛擬分配使進程感到就好像是分給它一個獨占設備，由它獨占使用一樣。38.1.5 設備分配 （3） 應用舉例例8-1設某時刻用戶進程A請求打

3、印機輸出數據，操作系統(tǒng)響應后執(zhí)行以下操作：在磁盤輸出井中找到一個空閑井分給進程A，將進程A需要打印的數據塊送到該輸出井中；為用戶進程申請一章空白的請求打印表，將進程A的打印請求和相應的輸出井地址填入表中，將該表掛到打印機的請求隊列上。該進程A 如果不需要等待打印結果則不需睡眠等待。所有的請求打印表都掛在打印請求隊列上，當打印機空閑時，操作系統(tǒng)的輸出進程取出其隊列頭的一個打印請求表，根據表中的磁盤井地址，找到需要打印的數據塊啟動打印機輸出。直至所有數據塊全部打印完畢，輸出進程將自己阻塞，直到有數據塊需要打印時才被喚醒。48.1.5 設備分配 （4） SPOOL系統(tǒng)的特點：提高了I/O速度 對于數

4、據所進行的I/O操作從慢速設備轉化為快速的磁盤設備，從而提高了I/O速度，緩解了CPU與慢速的I/O設備之間的直接數據交換所帶來的速度不匹配的矛盾。提高了設備利用率和系統(tǒng)的吞吐能力 由于獨占設備不再采用獨占分配分式，使得一臺物理設備可以虛擬為多個虛擬設備分配給多個進程，從而使物理設備得到充分的利用，提高了系統(tǒng)的吞吐能力。實現對獨占設備的改造和提高了進程的并發(fā)度和執(zhí)行效率虛擬設備實現了對獨占設備的改造，而虛擬分配使進程對獨占設備的使用與物理設備分離，使進程與I/O設備之間的同步I/O方式轉變?yōu)楫惒絀/O方式，提高了進程的并發(fā)度和執(zhí)行效率。顯然，虛擬分配方式在邏輯上改造了設備特性，提高了設備的利用

5、率，同時也提高了進程的執(zhí)行效率。其所付出的代價是外存空間的開銷，是操作系統(tǒng)利用空間換取時間的一個典型范例。58.4.4 SPOOLING 系統(tǒng) 通道，尤其是多道程序技術出現，可利用常駐內存進程模擬外圍機實現I/O過程。其過程大致為： 當輸入數據，或作業(yè)需要進入系統(tǒng)時，利用輸入進程模擬外圍機輸入到磁盤專用存儲區(qū)；讀調入作業(yè)或取數據時，從專用存儲區(qū)讀入； 在進程有輸出時，利用輸出進程模擬外圍機輸出到專用存儲區(qū)上，待輸出設備空閑時，再將存儲在專用存儲區(qū)上的數據送往低速輸出設備上；8.4 設備分配 6SPOOLING（Simultaneous Peripheral Operation On-Line）

6、的5個特征： 提高了I/O速度；將低速I/O變成高速磁盤訪問。 實現了主機與外部低速設備的并行操作。 8.4 設備分配 8.4.4 SPOOLING 系統(tǒng) 利用共享設備模擬獨占設備，邏輯上為每個用戶都配備了一臺高速的獨占設備。 SPOOLING 需要高速、大容量存儲設備支持。 假脫機I/O系統(tǒng)，操作系統(tǒng)需建立I/O模塊，構成I/O進程。CPU執(zhí)行系統(tǒng)I/O進程模擬外圍處理機。 7 SPOOLING 系統(tǒng)的構成 輸入井和輸出井；在磁盤空間開辟兩個大的專用存儲區(qū)，輸入井模擬脫機輸入的磁盤；輸出井模擬脫機輸出的磁盤。 輸入和輸出緩沖區(qū)；為實現低速設備數據先傳送到高速磁盤上，或反之，需在內存開辟兩個數

7、據緩沖區(qū)來緩沖速度的差異。 系統(tǒng)輸入(收容)進程SPi 和系統(tǒng)輸出(/提取)進程SPo ；各自模擬脫機輸入時的外圍處理機。 8.4 設備分配 8.4.4 SPOOLING 系統(tǒng) 外存空間做存貯內存空間做緩沖8SPOOLING 系統(tǒng)將輸入輸出進程分為4個部分： 存輸入；完成從輸入機到輸入井數據傳輸。 取輸入；完成從輸入井數據傳送到內存（讀操作時似直接從輸入機讀?。：陀蒘Pi完成。 存輸出；完成從內存結果數據到輸出井傳送（用戶進程執(zhí)行輸出就似直接在輸出設備輸出）。 取輸出；完成從輸出井結果數據到輸出設備上數據傳送。和由SPo完成。 8.4 設備分配 8.4.4 SPOOLING 系統(tǒng) SPOOLING 系統(tǒng)的構成 9 SPOOLING 系統(tǒng)的工作過程 這里要強調三點：8.4 設備分配 8.4.4 SPOOLING 系統(tǒng) SPOOLING系統(tǒng)中輸入輸出進程也要在CPU上運行，即取得CPU控制權后才可以運行，也要花費一定主機時間進行輸入輸出控制，因此稱為假脫機。 SPOOLING系統(tǒng)要涉及存儲管理、設備管理、處理機管理及文件系統(tǒng)，因此系統(tǒng)也比較復雜。 只是主機與外設的I/O可以并行操作。 以圖8.13為例說明SPOOLING系統(tǒng)的工作過程。 10 輸出井：取輸入存輸出取輸出作業(yè)2作業(yè)4作業(yè)3內存輸入機輸出機CPU作業(yè)4作業(yè)2作業(yè)1輸入井：作業(yè)5作業(yè)3作業(yè)2作業(yè)4圖8.13