最近刚刚做的一个课程设计，关于SPOOLing的。
一、算法或原理的实现思想
技术原理
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。SPOOLing技术把所有用户进程的输出都送入输出井，然后再由输出进程完成打印工作，而输出井在磁盘上为共享设备。这样，SPOOLing技术就把打印机等独占设备改造成立共享设备。由于SPOOLing技术实现了多个用户进程共同使用打印机这种独占设备的情况，从而实现了把一个设备当成多个设备来使用，即虚拟设备的功能。SPOOLing技术有输入输出井，输入缓冲区和输出缓冲区，输入进程和输出进程，请求打印队列组成输入输出井，用来收集输入设备输入的数据，输入井模拟脱机输入时的磁盘。输出井是收集用户程序的输出数据。输入缓存区由输入设备送来的数据以后再送入输入井，输出缓存区用来暂存从输入井送来的数据，以后再送给输出设备。输入进程模拟脱机输入时的外围控制机，将用户要求的数据从输入设备，通过输入缓冲区送到输入井。当CPU需要数据时，直接从输入井读入主存；输出进程模拟脱机输出时的外围控制机，把用户要求输出的数据，先从主存送到输出井，待输出设备空闲时，再将输出井中的数据，经过输出缓冲区送到输出设备上。由若干张请求打印表所形成的队列，系统为每个请求打印的进程建立一张请求打印表。然后逐个执行，保证所有请求都被完成。
重要思想
核心思想：是以联机的方式得到脱机的效果
OS的四大特性之一：虚拟性
二、程序
#include <cstdio>#include <time.h>#include <iostream>#include <thread>#include <mutex>#include <atomic>using namespace std;宏定义，基本量#define READY_STATUS 0//就绪状态#define WAIT_BUFFER_STATUS 1//等待状态1，表示输出井满，请求输出的用户进程等待；#define WAIT_REQUEST_STATUS 2//等待状态2，表示请求输出井空，SP00LING输出进程等待；#define WAIT_REQBLOCK_STATUS 3//等待状态3，表示请求输出井满，请求输出的用户进程等待；#define FINISH_STATUS 4//结束态，进程执行完成。#define RUN_STATUS 5//运行态，表示正在运行struct PCB { int id; //进程标识数 int status; //进程状态 int count; //要输出的文件数 int tmp_x; //进程输出时的临时变量}pcb[3];int FINISH_STATUS_PCB_CNT;//处于结束态的进程个数//请求输出块reqblockstruct Reqblock{ int reqname;//请求进程名 int length; //本次输出信息长度 int addr; //信息在输出井的首地址}reqblock[10];int buffer[2][100]; //两个输出井int EMPTY_BUF_COUNT[2]; //分别表示两个用户进程可使用的输出井的空间int BUF_BEGIN[2];//buffer[i]的第一个满缓冲指针int BUF_END[2];//buffer[i]的第一个空缓冲指针int REQBLOCK_COUNT;//请求块结构也有一个计数器int ptr_begin,ptr_end;//表示请求输出块使用情况void user_thread0();//用户进程0void user_thread1();//用户进程1void spooling(int pid);//将用户进程输出送入输出井,将输出井数据输出到显示器int schedule();//调度进程double random() { //生成0~1随机数 static double Seed = 233; //随机种子，在此处可改变初值 Seed = 125.0 * (Seed + 1.0); Seed = Seed - 8192.0 * (int)(Seed/8192); return (Seed+0.5)/8192;}void init() { //对各进程的PCB、输出请求快、输出井初始化 for (int i = 0; i < 3; i++) { pcb[i].id = i; pcb[i].status = READY_STATUS; } pcb[2].status = WAIT_REQUEST_STATUS; for (int i = 0; i < 10; i++) { reqblock[i].reqname = -1; reqblock[i].length = 0; reqblock[i].addr = 0; } EMPTY_BUF_COUNT[0] = EMPTY_BUF_COUNT[1] = 100; BUF_BEGIN[0] = BUF_END[0] = 0; BUF_BEGIN[1] = BUF_END[1] = 1; REQBLOCK_COUNT = 10; ptr_begin = ptr_end = 0; for (int i = 0 ;i < 2; i++) { printf("输入进程%d申请Output文件个数:n",i); scanf("%d",&pcb[i].count); } FINISH_STATUS_PCB_CNT = 0;}void user_thread0() { pcb[0].tmp_x = static_cast<int>(random()*10); //cout <<"第0号进程申请输出"<<pcb[0].tmp_x<<"n"; pcb[0].status = RUN_STATUS; spooling(0);}void user_thread1() { pcb[1].tmp_x = static_cast<int>(random()*10); //cout <<"第1号进程申请输出"<<pcb[1].tmp_x<<"n"; pcb[1].status = RUN_STATUS; spooling(1);}void spooling(int pid) { if(pid!=-1) { while (EMPTY_BUF_COUNT[pid] == 0) { printf("输出井已满,进程%d等待n",pid); pcb[pid].status = WAIT_BUFFER_STATUS; //转spooling spooling(-1); } buffer[pid][BUF_END[pid]] = pcb[pid].tmp_x;//修改空缓冲区//printf("buff[%d][%d]=%dn",pid,BUF_END[pid],pcb[pid].tmp_x); BUF_END[pid]++; if (BUF_END[pid] == 100) BUF_END[pid] = 0; EMPTY_BUF_COUNT[pid]--; if (pcb[pid].tmp_x == 0) { //一个文件输出结束 printf("进程%d完成一个文件n",pid); while (REQBLOCK_COUNT == 0) { printf("进程%d输出因缺少空闲请求块等待n",pid); pcb[pid].status = WAIT_REQBLOCK_STATUS; spooling(-1); } //将文件在输出井的位置和长度填入空闲请求块 reqblock[ptr_end].reqname = pid; reqblock[ptr_end].addr = BUF_BEGIN[pid]; reqblock[ptr_end].length = BUF_END[pid]>BUF_BEGIN[pid] ? BUF_END[pid]-BUF_BEGIN[pid] : 100+BUF_END[pid]-BUF_BEGIN[pid]; printf("空闲请求块申请成功，位置:%d,长度%dn",reqblock[ptr_end].addr,reqblock[ptr_end].length); ptr_end++; BUF_BEGIN[pid] = BUF_END[pid]; if (ptr_end == 10) ptr_end = 0; REQBLOCK_COUNT--;//空闲请求块数减1 if (pcb[2].status == WAIT_REQUEST_STATUS) {//SPOOLING进程是等待状态 //唤醒SPOOLING进程 pcb[2].status = RUN_STATUS; // thread(spooling).join(); spooling(-1); } pcb[pid].count--;//完成一个文件 cout << "进程" << pid << "完成一个文件，还剩" << pcb[pid].count << "个文件n"; if (pcb[pid].count == 0) { pcb[pid].status = FINISH_STATUS; FINISH_STATUS_PCB_CNT++; cout << "进程" << pid << "运行结束n"; //进程i运行结束 return;//转进程调度 } else { //本文件未结束，继续输出 if (pid==0) user_thread0(); else user_thread1(); } } else { //还有其他文件输出 if (pid==0) user_thread0(); else user_thread1(); } } else { cout<<"spooling输出n"; int pid = 2; pcb[pid].status = RUN_STATUS; if (REQBLOCK_COUNT == 10) {//请求输出块空 cout<<"spooling请求输出块空n"; if (pcb[0].status==FINISH_STATUS && pcb[1].status==FINISH_STATUS) {//两个请求输出的进程结束了 pcb[pid].status = FINISH_STATUS; FINISH_STATUS_PCB_CNT++; //SPOOLING进程结束 puts("任务结束"); return; } else { pcb[pid].status = WAIT_REQUEST_STATUS; puts("无申请块,SPOOLING进程等待"); return;//SPOOLING进程等待 } } int buf_begin = reqblock[ptr_begin].addr; int buf_end = (buf_begin + reqblock[ptr_begin].length)%100; int userpid = reqblock[ptr_begin].reqname; printf("下面是来自进程%d的输出:n",userpid); for (int i = buf_begin; i != buf_end; i=(i+1)%100) printf("%d ",buffer[userpid][i]); puts(""); puts("spooling输出完成"); EMPTY_BUF_COUNT[userpid] += reqblock[ptr_begin].length;//释放输出井空间 for (int i = 0; i < 2; i++) if (pcb[i].status == WAIT_BUFFER_STATUS) { pcb[i].status = RUN_STATUS;//唤醒相应进程 printf("进程%d又可以执行了n",userpid); } ptr_begin++;//释放该请求输出块 if (ptr_begin == 10) ptr_begin -= 10; REQBLOCK_COUNT++; for (int i = 0; i < 2; i++) if (pcb[i].status == WAIT_REQBLOCK_STATUS) { pcb[i].status = RUN_STATUS;//唤醒相应进程 printf("进程%d又可以执行了n",userpid); } pcb[pid].status = READY_STATUS; }}int schedule() { float rand_num =random(); if (rand_num <= 0.45 && pcb[0].status==READY_STATUS) { puts("调度程序:调用用户进程0"); user_thread0(); return 0; } if (rand_num <= 0.9 && pcb[1].status==READY_STATUS) { puts("调度程序:调用用户进程1"); user_thread1(); return 1; } if (pcb[2].status == READY_STATUS) { puts("调度程序:调用spooling"); spooling(-1); return 2; } return -1;}int main() { init();//对各进程的PCB、输出请求快、输出井初始化 while (FINISH_STATUS_PCB_CNT < 3) { schedule(); } return 0;}
三、程序的输入和输出
测试数据1：
输入样例：
输出样例：
五、感想、体会或收获
这一次课程设计度让我学到了在平时课堂不可能学到的东西。我对这一次课程设计的机会非常珍惜。不一定我的课程设计能够完成得有多么完美，但是我很投入的去研究去学习。完成一个任务我非常开心。一开始任务是任务，到后面任务就成了自己的作品了。总结一下有以下体会。
1、网络真的很强大，用在学习上将是一个非常高效的助手。几乎所有的资料都能够在网上找到。包括相关技术原理，以及讲解的视频，真的很好，B站等，让我学习起来没有那么吃力，整个课程设计下来，我浏览的相关网页非常多。当然网上的东西很乱很杂，自己要能够学会筛选。不能决定对或错的，有个很简单的方法就是去尝试
2、同学间的讨论，这是很重要的。老师毕竟比较忙，或者有时候不好意思麻烦老师。对于课程设计最大的讨论伴侣应该是同学了。和自己班上同学讨论让自己受益匪浅。大家都在研究类似的问题，讨论起来，更能够把思路理清楚，相互帮助提高，可以大大提高效率。
3、敢于攻坚，越是难的问题，越是要有挑战的心理。这样就能够达到废寝忘食的境界。当然这也是不提倡熬夜的，毕竟有了精力才能够打持久战。但是做课设一定要有状态，能够在吃饭，睡觉，上厕所都想着要解决的问题，这样你不成功都难。
4、最好在做课设的过程中能够有记录的习惯，这样在写实验报告时能够比较完整的回忆起中间遇到的各种问题。比如当时我遇到我以前从未遇到过的错误，让我都不知道从何下手。在经过大量的资料查阅之后，我对错误有了一定的了解，并且能够用相应的办法来解决。
5.总而言之我认为操作系统是一门实践性很强的课程，这学期虽然在xjlm精心教导下，对OS的理论掌握的很好，但是因为没有实训，所以在实践方面还是比较差的，而老师的这一次实训，很好的起到了一定的弥补作用，十分感激老师的用心良苦，在假期我打算去实现所有的课程设计任务，来更加提高对课程的理解深度，让自己变得越来越好。