SPOOLING 系统

1、8.1.5 设备分配3. 虚拟分配对设备采用动态分配比静态分配具有更高的设备利用率，为了能够动态分配独占设备又不至于死锁，操作系统对独占设备进行改造，在共享设备上虚拟独占设备。这种共享设备上虚拟的独占设备称为虚拟设备，对虚拟设备实施的动态分配称为虚拟分配。SPOOLing（Simultaneous Peripheral Operation On Line）技术就是将一台独占设备改造为共享设备的一种行之有效的技术。 18.1.5 设备分配 （1）输入井和输出井为了实现虚拟设备必须在磁盘上划出两类称为“井”的存储空间，分别虚拟输入设备和输出设备。虚拟输入设备的井称为“输入井”，用于收容从输入设备上

2、输入的数据；虚拟输出设备的井称为“输出井”，用于收容用户进程需要输出的数据。28.1.5 设备分配 （2） 虚拟分配当进程请求分配独占设备时，操作系统分给进程的并不是物理I/O设备，而是这些可以共享分配的、与物理设备有逻辑联系的虚拟设备“井”。再由操作系统将分给进程的“井”挂到具体的物理独占设备队列上进行I/O，实现独占设备与进程之间的逻辑关联。虚拟分配是对虚拟设备实施的分配，它包含两步：采用共享分配为进程分配一个共享设备“井”；将“井”与指定的独占设备关联。虚拟分配使进程感到就好像是分给它一个独占设备，由它独占使用一样。38.1.5 设备分配 （3） 应用举例例8-1设某时刻用户进程A请求打

3、印机输出数据，操作系统响应后执行以下操作：在磁盘输出井中找到一个空闲井分给进程A，将进程A需要打印的数据块送到该输出井中；为用户进程申请一章空白的请求打印表，将进程A的打印请求和相应的输出井地址填入表中，将该表挂到打印机的请求队列上。该进程A 如果不需要等待打印结果则不需睡眠等待。所有的请求打印表都挂在打印请求队列上，当打印机空闲时，操作系统的输出进程取出其队列头的一个打印请求表，根据表中的磁盘井地址，找到需要打印的数据块启动打印机输出。直至所有数据块全部打印完毕，输出进程将自己阻塞，直到有数据块需要打印时才被唤醒。48.1.5 设备分配 （4） SPOOL系统的特点：提高了I/O速度 对于数

4、据所进行的I/O操作从慢速设备转化为快速的磁盘设备，从而提高了I/O速度，缓解了CPU与慢速的I/O设备之间的直接数据交换所带来的速度不匹配的矛盾。提高了设备利用率和系统的吞吐能力 由于独占设备不再采用独占分配分式，使得一台物理设备可以虚拟为多个虚拟设备分配给多个进程，从而使物理设备得到充分的利用，提高了系统的吞吐能力。实现对独占设备的改造和提高了进程的并发度和执行效率虚拟设备实现了对独占设备的改造，而虚拟分配使进程对独占设备的使用与物理设备分离，使进程与I/O设备之间的同步I/O方式转变为异步I/O方式，提高了进程的并发度和执行效率。显然，虚拟分配方式在逻辑上改造了设备特性，提高了设备的利用

5、率，同时也提高了进程的执行效率。其所付出的代价是外存空间的开销，是操作系统利用空间换取时间的一个典型范例。58.4.4 SPOOLING 系统 通道，尤其是多道程序技术出现，可利用常驻内存进程模拟外围机实现I/O过程。其过程大致为： 当输入数据，或作业需要进入系统时，利用输入进程模拟外围机输入到磁盘专用存储区；读调入作业或取数据时，从专用存储区读入； 在进程有输出时，利用输出进程模拟外围机输出到专用存储区上，待输出设备空闲时，再将存储在专用存储区上的数据送往低速输出设备上；8.4 设备分配 6SPOOLING（Simultaneous Peripheral Operation On-Line）

6、的5个特征： 提高了I/O速度；将低速I/O变成高速磁盘访问。 实现了主机与外部低速设备的并行操作。 8.4 设备分配 8.4.4 SPOOLING 系统 利用共享设备模拟独占设备，逻辑上为每个用户都配备了一台高速的独占设备。 SPOOLING 需要高速、大容量存储设备支持。 假脱机I/O系统，操作系统需建立I/O模块，构成I/O进程。CPU执行系统I/O进程模拟外围处理机。 7 SPOOLING 系统的构成 输入井和输出井；在磁盘空间开辟两个大的专用存储区，输入井模拟脱机输入的磁盘；输出井模拟脱机输出的磁盘。 输入和输出缓冲区；为实现低速设备数据先传送到高速磁盘上，或反之，需在内存开辟两个数

7、据缓冲区来缓冲速度的差异。 系统输入(收容)进程SPi 和系统输出(/提取)进程SPo ；各自模拟脱机输入时的外围处理机。 8.4 设备分配 8.4.4 SPOOLING 系统 外存空间做存贮内存空间做缓冲8SPOOLING 系统将输入输出进程分为4个部分： 存输入；完成从输入机到输入井数据传输。 取输入；完成从输入井数据传送到内存（读操作时似直接从输入机读取）。和由SPi完成。 存输出；完成从内存结果数据到输出井传送（用户进程执行输出就似直接在输出设备输出）。 取输出；完成从输出井结果数据到输出设备上数据传送。和由SPo完成。 8.4 设备分配 8.4.4 SPOOLING 系统 SPOOLING 系统的构成 9 SPOOLING 系统的工作过程 这里要强调三点：8.4 设备分配 8.4.4 SPOOLING 系统 SPOOLING系统中输入输出进程也要在CPU上运行，即取得CPU控制权后才可以运行，也要花费一定主机时间进行输入输出控制，因此称为假脱机。 SPOOLING系统要涉及存储管理、设备管理、处理机管理及文件系统，因此系统也比较复杂。 只是主机与外设的I/O可以并行操作。 以图8.13为例说明SPOOLING系统的工作过程。 10 输出井：取输入存输出取输出作业2作业4作业3内存输入机输出机CPU作业4作业2作业1输入井：作业5作业3作业2作业4图8.13