操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理spooling

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1、實(shí)驗(yàn)五 設(shè)備管理(spooling 技術(shù)) ? 實(shí)驗(yàn)題目：編寫一個Spooling 程序來模擬假脫機(jī)輸入輸出過程 2 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 假脫機(jī)（Spooling）技術(shù)是廣泛用于各種系統(tǒng)的一種行之有效的輸入輸出手段，這種技術(shù)使用比較簡單的方法，緩和了處理機(jī)與低速輸入輸出設(shè)備速度不匹配的矛盾，提高設(shè)備的利用率。為了更好地掌握這種技術(shù)，本實(shí)習(xí)要求學(xué)生獨(dú)立地用高級語言編寫一個Spooling程序來模擬假脫機(jī)輸入輸出過程。 二、實(shí)驗(yàn)要求及實(shí)驗(yàn)環(huán)境 可將Spooling 輸入輸出程序編制成一個獨(dú)立的進(jìn)程與其它要求輸入輸出的進(jìn)程并發(fā)工作。Spooling 進(jìn)程負(fù)責(zé)從卡片機(jī)或光電讀帶機(jī)等設(shè)備讀入信

2、息送到磁盤或磁鼓的輸入井中，或是把磁盤、磁鼓輸出井的信息塊送到打印機(jī)或CRT 等設(shè)備輸出。其余進(jìn)程只要求編寫輸入輸出部分的程序，可不考慮其它操作。 本實(shí)驗(yàn)編制一個Spooling 輸出進(jìn)程與另外二個要求輸出的進(jìn)程并發(fā)運(yùn)行。要求輸出進(jìn)程每運(yùn)行一次只輸出一項信息到輸出井，待輸出到一個結(jié)束標(biāo)志時，表示一批信息輸出完成，在輸出井中形成一輸出信息塊，再由Spooling 進(jìn)程把整個信息塊實(shí)際輸出到打印機(jī)或CRT。因此，進(jìn)程的運(yùn)行必須考慮同步問題。 采用進(jìn)程的隨機(jī)調(diào)度法模擬Spooling 輸出是合適的，因?yàn)楦鬟M(jìn)程的輸出應(yīng)是隨機(jī)的。 （1）進(jìn)程調(diào)度采用隨機(jī)調(diào)度法，二個要求輸出進(jìn)程的調(diào)度概率各為45%

3、，Spooling 進(jìn)程為10%。 （2）可為進(jìn)程設(shè)置三種工作狀態(tài)：可運(yùn)行狀態(tài)，不可運(yùn)行狀態(tài)和結(jié)束狀態(tài)。為了區(qū)分要求輸出進(jìn)程和Spooling 進(jìn)程處于不可運(yùn)行狀態(tài)的不同原因，又把不可運(yùn)行狀態(tài)分成不可運(yùn)行狀態(tài)1 和2。分別敘述如下： ①進(jìn)程執(zhí)行完畢后應(yīng)置成“結(jié)束狀態(tài)”。 ②要求輸出進(jìn)程在輸出信息時，如發(fā)現(xiàn)輸出井已滿，應(yīng)置成“不可運(yùn)行狀態(tài)1”。 ③Spooling 進(jìn)程在輸出井空時應(yīng)置成“不可運(yùn)行狀態(tài)2”。 ④Spooling 進(jìn)程輸出一個信息塊后，應(yīng)釋放該信息塊所占的輸出井位置，并將正在等待輸出的進(jìn)程置成“可運(yùn)行狀態(tài)”。 ⑤要求輸出進(jìn)程在輸出信息到輸出井并形成信息塊后，應(yīng)將Spoo

4、ling 進(jìn)程置成“可運(yùn)行狀態(tài)”。 三、設(shè)計思想（本程序中的用到的所有數(shù)據(jù)類型的定義，主程序的流程圖及各程序模塊之間的調(diào)用關(guān)系） 1．流程圖 4 圖 假脫機(jī)輸出系統(tǒng)框圖 5 圖 請求輸出進(jìn)程程序框圖 6 圖 Spooling 進(jìn)程程序框圖 2．邏輯設(shè)計 ①進(jìn)程控制塊（PCB） 對于輸出進(jìn)程和spooling 進(jìn)程兩種不同的進(jìn)程，采用相同的結(jié)構(gòu)處理，包括進(jìn)程標(biāo)識，進(jìn)程狀態(tài)，輸出緩沖，輸出指針，信息塊首地址，輸出長度等內(nèi)容。需要支持在不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，輸出緩沖晴空等操作。 ②輸出請求塊包括要求輸出的進(jìn)程標(biāo)識，輸出長度，輸出首地址等內(nèi)容。7 ③輸出井使用隊列結(jié)構(gòu)模擬。需要

5、支持隊列重整，取隊首元素，刪除隊首元素，在隊尾插入等操作，需要使用closed,open 兩個指針協(xié)助操作。 3、物理設(shè)計 ①進(jìn)程控制塊（PCB） struct info_PCB { long ID;//進(jìn)程標(biāo)識 long status;//狀態(tài) long po;//輸出指針 long head;//信息塊首地址 long count;//輸出長度 long wait[1000];//輸出緩沖 }PCB[4]; ②輸出請求塊 struct info_block { long ID;//要求輸出的進(jìn)程 long len;//輸出長度 long head;//輸出

6、首地址 }block[128]; ③輸出井 struct info_wall { long num[10000];//輸出內(nèi)容 long open,closed;//隊列指針 }wall[3]; 四、測試結(jié)果 實(shí)際運(yùn)行的結(jié)果如下： Input the times of user1's output file:4 Input the times of user2's output file:7 Process 2 produces a block 1! Process 1 produces a block 2! Output block 1: (ID=2) 1 1

7、4 8 9 3 7 1 8 3 2 8 6 2 8 0 8 Process 2 produces a block 3! Process 2 produces a block 4! Output block 2: (ID=1) 2 4 5 9 5 9 8 5 4 9 4 8 0 Output block 3: (ID=2) 7 6 2 8 3 0 Process 2 produces a block 5! Process 2 produces a block 6! Output block 4: (ID=2) 6 0 Process 1 produces a block

8、7! Process 1 produces a block 8! Output block 5: (ID=2) 6 5 1 9 4 0 Output block 6: (ID=2) 9 4 0 Output block 7: (ID=1) 2 8 7 5 5 4 2 9 2 1 1 1 5 7 0 Process 2 produces a block 9! Process 2 produces a block 10! Output block 8: (ID=1) 0 Process 1 produces a block 11! Output block 9: (ID=

9、2) 5 4 9 1 1 4 4 6 3 2 6 1 2 5 7 0 Output block 10: (ID=2) 3 4 2 4 0 Output block 11: (ID=1) 2 1 8 9 7 8 1 5 4 9 3 4 5 5 8 1 3 1 4 8 6 9 4 6 0 五、系統(tǒng)不足與經(jīng)驗(yàn)體會 系統(tǒng)的不足包括健壯性尚不夠好，界面比較簡單，對于模擬過程，輸出信息不夠詳細(xì)，對某些規(guī)模的的初始化需要修改程序。經(jīng)驗(yàn)體會：注意數(shù)據(jù)達(dá)到上限時的情況，對于進(jìn)程調(diào)度，要注意避免沒有任何一個進(jìn)程處于等待狀態(tài)的情況出現(xiàn)。 六、附錄：源代碼（帶注釋） #include

10、> #include #include 9 #include struct info_PCB { long ID;//進(jìn)程標(biāo)識 long status;//狀態(tài) long po;//輸出指針 long head;//信息塊首地址 long count;//輸出長度 long wait[1000];//輸出緩沖 }PCB[4]; struct info_block { long ID;//要求輸出的進(jìn)程 long len;//輸出長度 long head;//輸出首地址 }block[128]; st

11、ruct info_wall { long num[10000];//輸出內(nèi)容 long open,closed;//隊列指針 }wall[3]; long K[3],L1,L2[3]; long n; void input()//輸入函數(shù) { printf("Input the times of user1's output file:"); scanf("%ld",&K[1]); printf("Input the times of user2's output file:"); scanf("%ld",&K[2]); } void init()//初始化函數(shù)

12、 { L1=10; L2[1]=L2[2]=100; memset(PCB,0,sizeof(PCB)); PCB[1].ID=1; PCB[2].ID=2; PCB[3].ID=3; PCB[3].status=2; memset(wall,0,sizeof(wall)); 10 n=0; } void work()//模擬進(jìn)程調(diào)度 { long r; long k; long a,b; long i,j; while (PCB[1].status!=3 || PCB[2].status!=3 || PCB[3].status!=3) { r=rand

13、()%100+1;//用隨機(jī)數(shù)模擬進(jìn)程執(zhí)行概率 if (r<=45) { k=1; } else { if (r<=90) k=2; else k=3; } if (PCB[k].status!=0) continue; switch (k) { case 1: case 2: //輸出進(jìn)程k a=rand()%10; ++PCB[k].po; PCB[k].wait[PCB[k].po]=a; if (a==0) { b=wall[k].closed+1; for (i=1;i<=PCB[k].po;i++) { wall[k].num[

14、++wall[k].closed]=PCB[k].wait[i]; } PCB[k].po=0; 11 PCB[k].count++; if (PCB[k].count==K[k]) //進(jìn)程執(zhí)行完畢后應(yīng)置成"結(jié)束狀態(tài)"。 { PCB[k].status=3; } if (PCB[3].status==2) //要求輸出進(jìn)程在輸出信息到輸出井并形成信息塊后，應(yīng)將Spooling 進(jìn)程 置成"可運(yùn)行狀態(tài)"。 { PCB[3].status=0; } if (L2[k]==0 && PCB[k].status==0) //如果輸出井滿，將進(jìn)程置為"不可運(yùn)行狀態(tài)1"

15、 { PCB[k].status=1; } n++; block[n].ID=k; block[n].head=b; block[n].len=wall[k].closed-b+1; printf("Process %ld produces a block %ld!\n",k,n); } break; case 3: //Spooling 進(jìn)程 PCB[3].po++; a=PCB[3].po; printf("Output block %ld: (ID=%ld)\n",a,block[a].ID); for (i=1;i<=block[a].len;i++)

16、 { printf("%ld ",wall[block[a].ID].num[i+block[a].head-1]); } printf("\n"); if (PCB[3].po==n) { PCB[3].status=2; //Spooling 進(jìn)程在輸出井空時應(yīng)置成"不可運(yùn)行狀態(tài)2"。 if (PCB[1].status==3 && PCB[2].status==3) { PCB[3].status=3; } } break; 12 } } } int main() { srand(time(NULL)); input(); init(); work(); return 0; }