SPOOLING技术解析与实现

"本文档详细介绍了SPOOLING技术的实现，包括其设计思想、伪码算法、函数调用关系图以及测试过程。通过SPOOLING技术，可以将独占设备如打印机变为共享设备，实现多道程序系统中的速度匹配，提高系统效率。文档还涉及到预输入程序和缓输出程序的角色，以及作业表和预输入表的管理。" SPOOLING（Simultaneous Peripheral Operations On-line，联机外围设备同时操作）是一种在多道程序系统中解决独占设备使用冲突的技术。它通过模拟设备的行为，使得多个进程可以并发地使用原本只能被一个进程独占的设备，如打印机。SPOOLING的核心是将输入/输出操作从用户进程与物理设备的直接交互中解耦，利用内存和磁盘作为缓冲，形成虚拟设备。 在SPOOLing系统中，主要有以下几个关键组件： 1. 输入井和输出井：这些是存储在辅助存储器上的缓冲区，用于暂存从输入设备读取的数据或等待输出到输出设备的数据。 2. 预输入程序：负责监控输入设备，当有数据输入时，将其读入输入井，并更新作业表和预输入表，以便后续作业执行时能快速定位所需数据。 3. 缓输出程序：此程序将信息从输出井中取出并发送到输出设备，如打印机。当输出设备空闲时，缓输出程序会按照指定顺序开始打印。 4. 井管序：协调输入井和输出井之间的数据交换，管理设备的访问权限，确保数据传输的正确性和顺序。 5. 作业表和预输入表：作业表记录所有进入系统的作业信息，包括作业状态和预输入表的位置。预输入表则详细记录每个作业的输入文件信息，如设备类型、长度和存储位置。 以打印机为例，SPOOLing技术的工作流程如下： - 用户进程生成待打印文件，并将其发送到SPOOLing打印目录。 - 守护进程监控这个目录，当打印机空闲时，读取待打印文件并开始打印。 - 打印过程中，用户进程可以继续执行其他任务，无需等待打印完成。 - 完成打印后，守护进程通知用户进程打印完成，用户可以从输出井中获取打印结果。 SPOOLING技术的引入显著提高了系统的并行性和资源利用率，减少了用户等待时间，优化了系统性能。在实际应用中，它广泛应用于打印机、扫描仪等慢速I/O设备，使得多个进程可以同时提交打印请求，而不会相互阻塞。通过这种方式，SPOOLING实现了逻辑上的设备共享，提升了系统整体效率。