SPOOLing技术的理解

最近在学习操作系统的SPOOLing技术，这篇博客作为一个学习的记录吧，供大家和我将来参考。

SPOOLing系统的组成

（1）输入井和输出井：输入井和输出井的存储区域是在磁盘上开辟出来的。输入输出井中的数据一般以文件的形式组织管理，这些文件称之为井文件。一个文件仅存放某一个进程的输入（或输出）数据，所有进程的数据输入（或输出）文件链接成一个输入（输出）队列。
（2）输入缓存区和输出缓存区：输入缓冲区和输出缓冲区的存储区域是在内存中开辟出来的。主要用于缓和CPU和磁盘之间速度不匹配的矛盾。输入缓冲区用于暂存有输入设备传送的数据，之后再传送到输入井；输出缓冲区同理。
（3）输入进程和输出进程：输入进程也称为预输入进程，用于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传送到输入缓冲区，再放到输入井。当CPU需要的时候，直接从输入井将数据读入内存。输出过程同理。
（4）井管理程序：用于控制作业与磁盘井之间信息的交换。

以上的内容在西安电子科技大学出版社出版的汤小丹老师的操作系统教材中可以找到

SPOOLing技术的过程

在我学习SPOOLing系统过程中，不管是老师还是教材都以打印机的例子来讲述具体原理，但是我在不断地学习中觉得这个例子有时候不利于我们进一步理解它的机理，所以这里我要记录我的理解。
先把SPOOLing系统的工作原理图放上，来源也是操作系统教材

首先给出前提知识：

任何的I/O输入都需要经过CPU的处理之后才能上内存或上磁盘

多道程序技术是SPOOLing系统的前提

这里我把图中输入输出井左边那个内存叫做内存Ⅰ，把右边那个叫做内存Ⅱ（但实际上它们是一个内存）。具体的输入步骤是这样的：输入进程让输入设备给计算机输入数据，由于磁盘的输入速度和CPU的处理速度差距很大，所以内存Ⅰ的输入缓冲区1来解决两者之间速度不匹配的问题。I/O输入设备先将输入输入到缓冲区里，再由缓冲区将成块的数据输入到输入井里。注意：输入井是位于磁盘的缓冲区，用来暂存数据。此时，正在运行的作业发出输入请求，请求数据来进行下一步的运行，于是它会系统调用井管理程序，让它来调来数据。井管理程序会控制输入井，让输入井的数据先进入内存Ⅱ的输入缓冲区2，再由CPU将数据从输入缓冲区2中复制到运行作业（进程）的数据区中，进而作业可以继续运行。输出的过程和输入是相反的，但机制是一样的。

值得注意的是，脱机技术完成的就是CPU的计算和I/O的输入输出是并行的，从而可以提高CPU的效率，而假脱机技术是用软件的方式来模拟脱机技术的，模拟可行的原因就是多道程序技术，在一个时间段内，由于程序是可以并发运行的，所以输入进程和输出进程可以和运行的作业进程并发进行，那么CPU计算和I/O输入输出在宏观上就是并行的效果（其实是并发）。

以上是个人对SPOOLing技术的理解，如果有误，希望伙伴们批评指正。

参考文献：《操作系统》汤小丹等著。西安电子科技大学出版社出版