操作系统（SPOOLING技术）

article/2025/8/21 3:03:33

SPOOKING技术

  • 一、实验目的
  • 二、实验内容
  • 三、实验准备
    • 1、设计一个实现SPOOLING技术的进程
    • 2、设计进程调度算法
    • 3、进程状态
    • 4、数据结构
    • 5、编程说明
    • 6、程序框图
  • 四、实验要求
    • 1、数据结构
    • 2、程序流程图
    • 代码运行结果

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、实验准备

1、设计一个实现SPOOLING技术的进程

  设计一个SPOOLING输出进程和两个请求输出的用户进程及一个SPOOLING输出服务程序。

  SPOOLING输出进程工作时，根据请求块记录的各进程要输出的信息，将其实际输出到打印机或显示器。这里，SPOOLING进程与请求输出的用户进程可并发运行。

2、设计进程调度算法

  进程调度采用随机算法，这与进程输出信息的随机性相一致。两个请求输出的用户进程的调度概率各为45％，SPOOLING输出进程为10％，这由随机数发生器产生的随机数模拟决定。

3、进程状态

  进程基本状态有3种，分别为可执行、等待和结束。可执行状态就是进程正在运行或等待调度的状态；

  等待状态又分为等待状态1、等待状态2、等待状态3。

  状态变化的条件为：

  ①进程执行完成时，置为“结東”状态。

  ②服务程序在将输出信息送至输出井时，如发现输出井已满，将调用进程置为“等待状态1”。

  ③SPOOLING进程在进行输出时，若输出井空，则进入“等待状态2”。

  ④当用户进程申请请求输出块时，若没有可用请求块时，调用进程进入“等待状态3”。

  ⑤SPOOLING进程输出一个信息块后，应立即释放该信息块所占的输出井空间，并将正在等待输出的进程置为“可执行状态”。

  ⑥服务程序在输出信息到输出井并形成输出请求信息块后，若SPOOLING进程处于等待状态则将其置为“可执行状态”

4、数据结构

1）进程控制块PCB

structpcb{

    intstatus:

    intlength

}PCBL3];

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{

intreqname;//请求进程名

intlength；//本次输出信息长度

intaddr；//信息在输出井的首地址

}reblock[10];

3）输出井BUFFER

  SPOOLING系统为每个请求输出的进程在输出井中分别开辟一个区。本实验可设计一个二维数组（intbuffer[2][10]）作为输出井。每个进程在输出井最多可占用10个位置。

5、编程说明

  为两个请求输出的用户进程设计两个输出井。每个可存放10个信息，即buffer[2][10]。当用户进程将其所有文件输出完时，终止运行。

  为简单起见，用户进程简单地设计成：每运行一次，随机输出数字0～9之间的一个数，当输入10个数时形成一个请求信息块，填入请求输出信息块reqlock结构中。

6、程序框图

SPOOLING输出模拟系统主控流程图如图所示。
在这里插入图片描述

四、实验要求

1、分析程序所定义使用的数据结构；
2、分析程序的结构，并画出程序流程图；
3、撰写实验报告；

1、数据结构

struct process 
{int status;//进程状态 int length;//数据长度 
}*PCB[3]; struct requset
{int reqName;//用户名字 int length;//输出数据长度 int addr;//地址寄存器 
}reqBlock[10];int Buffer[2][100];//定义# 
int Head = 0;//打印用户请求的的数据<10的随机数 
int Tail = 0;//请求用户数据<10的随机数 
int T1 = 0;//用户1请求次数定义 
int T2 = 0;//用户2请求次数定义
void Request(int i);//i=1表示用户进程1；i=2表示用户进程2
void Spooling();

2、程序流程图

在这里插入图片描述
获取本地时间代码

void Time()
{time_t t;//将t声明为时间变量struct tm *p;//struct tm是一个结构体，声明一个结构体指针time(&t);p=localtime(&t);//获得当地的时间int s = 7;//定义一个值int k = 7;int sum;//计算出k和s，自己的学号是sumsum = s * k;printf("\n");printf("          学号展示\n",sum);printf("          自己的姓名\n");printf("\n");printf("操作系统实验展示于%d年%d月%d日 %d时%d分%d秒\n",1900 + p -> tm_year, 1 + p -> tm_mon, p -> tm_mday, p -> tm_hour, p -> tm_min, p -> tm_sec);//输出当前本地的时间 
}

请求函数代码

void Request(int i)
{int j = 0;int m = 0;int length = 0;struct requset *run;if(1 == i)T1--;elseT2--;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;}}while(1){j = rand()%10;if(0 == j){run -> length = length;break;}Buffer[i-1][(run->addr+length)] = j;printf("%3d",j);length++;}printf("\n");PCB[i-1]->length += length;printf("此时process[%d]中length的值为%d\n",i,length); printf("*******************************\n");length = 0;if(2 == PCB[j]->status)PCB[j]->status = 0;Tail++;
}

SPOOLING代码

void Spooling()
{int i = 0;int j = 0;struct requset *run;printf("调用SPOOLING输出服务程序输出数据:\n");run =& reqBlock[Head%10];printf("用户%d请求的数据:\n",run->reqName);for(i = 0; i < run->length; i++){printf("%3d",Buffer[run->reqName-1][run->addr+i]);}printf("\n");printf("\n***********************************\n");Head++;for(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3PCB[j]->status = 0;}
}

主函数代码

int main()
{int l = 0;int j = 0;int n = 0;int m = 0;int k = 0;for(l = 0; l < 2; l++)for(j = 0; j < 100; j++)Buffer[l][j] = 0;for(n = 0; n < 3; n++){struct process *tmpprocess = (struct process*)malloc(sizeof(struct process));tmpprocess->status = 0;tmpprocess->length = 0;PCB[n] = tmpprocess;}Time();printf("用户1请求次数为：\n");scanf("%d",&T1);printf("用户2请求次数为：\n");scanf("%d",&T2);srand((unsigned)time(NULL));while(1){k = rand()%100;printf("\n");printf("当前K值为%d\n",k);if((k <= 45) && (T1 > 0)){if((0 == PCB[0]->status) && (T1 > 0))Request(1);		}else if((k <= 90) && (T2 > 0)){if(0 == PCB[1]->status)Request(2);}elseSpooling();if((0 == T1) && (0 == T2) && (Head == Tail))break;}for(m = 0; m < 3; m++){free(PCB[m]);PCB[m] = NULL;}getchar();
}

全部代码展示

#include<stdio.h>
#include<iostream>
#include<time.h>
#include<stdlib.h>struct process 
{int status;//进程状态 int length;//数据长度 
}*PCB[3]; struct requset
{int reqName;//用户名字 int length;//输出数据长度 int addr;//地址寄存器 
}reqBlock[10];int Buffer[2][100];//定义# 
int Head = 0;//打印用户请求的的数据<10的随机数 
int Tail = 0;//请求用户数据<10的随机数 
int T1 = 0;//用户1请求次数定义 
int T2 = 0;//用户2请求次数定义
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 Time()
{time_t ti;//将t声明为时间变量struct tm *p;//struct tm是一个结构体，声明一个结构体指针time(&ti);p = localtime(&ti);//获得当地的时间int s = 7;int k = 7;int sum;sum = s * k;printf("***********************************\n");printf("******   SPOOLING技术模拟系统  ****\n"); printf("******      学号   *********\n",sum);printf("******       姓名       *********\n");printf("***********************************\n");printf("操作系统实验展示于%d年%d月%d日 %d时%d分%d秒\n",1900 + p->tm_year, 1 + p->tm_mon, p->tm_mday, p->tm_hour, p->tm_min, p ->tm_sec);printf("---------------------------------------------\n");
}int main()
{int l = 0;int j = 0;int n = 0;int m = 0;int k = 0;for(l = 0; l < 2; l++)for(j = 0; j < 100; j++)Buffer[l][j] = 0;for(n = 0; n < 3; n++){struct process *tmpprocess = (struct process*)malloc(sizeof(struct process));tmpprocess->status = 0;tmpprocess->length = 0;PCB[n] = tmpprocess;}Time();printf("用户1请求次数为：\n");scanf("%d",&T1);printf("用户2请求次数为：\n");scanf("%d",&T2);srand((unsigned)time(NULL));while(1){k = rand()%100;printf("\n");printf("当前K值为%d\n",k);if((k <= 45) && (T1 > 0)){if((0 == PCB[0]->status) && (T1 > 0))Request(1);		}else if((k <= 90) && (T2 > 0)){if(0 == PCB[1]->status)Request(2);}elseSpooling();if((0 == T1) && (0 == T2) && (Head == Tail))break;}for(m = 0; m < 3; m++){free(PCB[m]);PCB[m] = NULL;}getchar();
}void Request(int i)
{int j = 0;int m = 0;int length = 0;struct requset *run;if(1 == i)T1--;elseT2--;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;}}while(1){j = rand()%10;if(0 == j){run -> length = length;break;}Buffer[i-1][(run->addr+length)] = j;printf("%3d",j);length++;}printf("\n");PCB[i-1]->length += length;printf("此时process[%d]中length的值为%d\n",i,length); printf("*******************************\n");length = 0;if(2 == PCB[j]->status)PCB[j]->status = 0;Tail++;
}void Spooling()
{int i = 0;int j = 0;struct requset *run;printf("调用SPOOLING输出服务程序输出数据:\n");run =& reqBlock[Head%10];printf("用户%d请求的数据:\n",run->reqName);for(i = 0; i < run->length; i++){printf("%3d",Buffer[run->reqName-1][run->addr+i]);}printf("\n");printf("\n***********************************\n");Head++;for(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3PCB[j]->status = 0;}
}

代码运行结果

在这里插入图片描述


http://chatgpt.dhexx.cn/article/oTqFa2Tn.shtml

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