Az operációs rendszerben meg kellett adnunk a bemenetet a CPU-nak, és a CPU végrehajtja az utasításokat és végül megadja a kimenetet. De volt egy probléma ezzel a megközelítéssel. Normál helyzetben sok folyamattal kell megküzdenünk, és tudjuk, hogy az I/O művelet időigénye nagyon sok ahhoz képest, amit a CPU az utasítások végrehajtására fordít. Tehát a régi megközelítésben az egyik folyamat egy beviteli eszköz segítségével adja meg a bemenetet, és ezalatt a CPU tétlen állapotban van.

np.linspace

Ezután a CPU végrehajtja az utasítást, és a kimenet ismét valamilyen kimeneti eszközhöz kerül, és ekkor a CPU is tétlen állapotban van. A kimenet megjelenítése után a következő folyamat megkezdi a végrehajtását. Így az idő nagy részében a CPU tétlen, ami a legrosszabb állapot az operációs rendszerekben. Itt a Spooling fogalma lép életbe.

Mi az a Spooling

A sorbaállítás egy olyan folyamat, amelynek során az adatokat ideiglenesen egy eszköz, program vagy rendszer felhasználja és végrehajtja. Az adatokat a rendszer a memóriába vagy más illékony tárhelyre küldi és tárolja, amíg a program vagy a számítógép végrehajtásra nem kéri.

A SPOOL a szó rövidítése egyidejű perifériaműveletek online . A sor általában a számítógép fizikai memóriájában, puffereiben vagy az I/O eszközspecifikus megszakításokon van karbantartva. A spool feldolgozása növekvő sorrendben történik, FIFO (first-in, first-out) algoritmus alapján.

A spoolozás a különféle I/O feladatok adatainak pufferbe helyezését jelenti. Ez a puffer egy speciális terület a memóriában vagy a merevlemezen, amely elérhető az I/O eszközök számára. Az operációs rendszer a következő tevékenységeket végzi az elosztott környezettel kapcsolatban:

• Kezeli az I/O-eszközök adatsorolását, mivel az eszközök eltérő adathozzáférési sebességgel rendelkeznek.
• Fenntartja a spooling puffert, amely egy várakozó állomást biztosít, ahol az adatok pihenhetnek, miközben a lassabb eszköz utoléri.
• Fenntartja a párhuzamos számítást a sorbaállítási folyamat miatt, mivel a számítógép párhuzamos sorrendben tud I/O-t végrehajtani. Lehetővé válik, hogy a számítógép adatokat olvasson ki egy szalagról, írjon adatokat lemezre, és írjon ki egy szalagos nyomtatóra, miközben az elvégzi számítási feladatát.

Hogyan működik a sorbaállítás az operációs rendszerben

Egy operációs rendszerben a sorbaállítás a következő lépésekben működik, például:

1. A spoolkezelés magában foglalja a SPOOL nevű puffer létrehozását, amely a feladatok és adatok visszatartására szolgál mindaddig, amíg az eszköz, amelyben a SPOOL létre van hozva, készen áll a feladat használatára és végrehajtására, vagy az adatokkal való műveletekre.
2. Ha egy gyorsabb eszköz adatokat küld egy lassabb eszközre valamilyen művelet végrehajtása érdekében, akkor bármely másodlagos memóriát használ SPOOL pufferként. Ezeket az adatokat a SPOOL-ban tárolják, amíg a lassabb eszköz készen áll az adatokkal való működésre. Amikor a lassabb eszköz készen áll, akkor a SPOOL-ban lévő adatok betöltődnek a fő memóriába a szükséges műveletekhez.
   
3. A spooling a teljes másodlagos memóriát egy hatalmas puffernek tekinti, amely számos feladatot és adatot tárolhat számos művelethez. A Spooling előnye, hogy FIFO sorrendben végrehajtott jobok sorát hozhatja létre a jobok egyenkénti végrehajtásához.
4. Egy eszköz számos bemeneti eszközhöz csatlakozhat, amihez szükség lehet bizonyos műveletekre az adataikon. Tehát ezek a bemeneti eszközök mindegyike elhelyezheti adatait a másodlagos memóriába (SPOOL), amelyet aztán egyesével végrehajthat az eszköz. Ez biztosítja, hogy a CPU soha ne legyen tétlen. Tehát azt mondhatjuk, hogy a sorbaállítás a pufferelés és a sorban állás kombinációja.
5. Miután a CPU előállított némi kimenetet, ez a kimenet először a fő memóriába kerül mentésre. Ez a kimenet a fő memóriából a másodlagos memóriába kerül, és onnan a megfelelő kimeneti eszközökre kerül.

Példa a tekercselésre

A Spooling legnagyobb példája az nyomtatás . A nyomtatandó dokumentumokat a SCOOL tárolja, majd hozzáadja a nyomtatási sorhoz. Ezalatt az idő alatt számos folyamat végrehajthatja műveleteit és használhatja a CPU-t anélkül, hogy várna, amíg a nyomtató egyenként végrehajtja a nyomtatási folyamatot a dokumentumokon.

Számos funkció is hozzáadható a sorba állított nyomtatási folyamathoz, például prioritások beállítása vagy értesítés a nyomtatási folyamat befejezésekor, vagy a különböző típusú papírok kiválasztása a nyomtatáshoz a felhasználó választása szerint.

A tekercselés előnyei

Az alábbi előnyökkel jár az operációs rendszerben a spoolozás, például:

buborék rendezés python

• Az I/O eszközök vagy műveletek száma nem számít. Számos I/O eszköz tud együtt működni egyidejűleg anélkül, hogy zavarná vagy megzavarná egymást.
• Spooling esetén nincs interakció az I/O eszközök és a CPU között. Ez azt jelenti, hogy a CPU-nak nem kell várnia az I/O műveletekre. Az ilyen műveletek végrehajtása hosszú ideig tart, így a CPU nem várja meg, amíg befejeződnek.
• Az üresjárati CPU nem tekinthető túl hatékonynak. A legtöbb protokoll a CPU hatékony, minimális idő alatti kihasználására készült. A sorbaállítás során a CPU az idő nagy részében elfoglalt, és csak akkor megy tétlen állapotba, ha a sor kimerült. Tehát az összes feladat hozzáadódik a sorhoz, és a CPU befejezi az összes feladatot, majd tétlen állapotba kerül.
• Lehetővé teszi az alkalmazások számára, hogy a CPU sebességével fussanak, miközben az I/O eszközöket a megfelelő teljes sebességgel üzemeltetik.

A tekercselés hátrányai

Egy operációs rendszerben a spoolingnek a következő hátrányai vannak, például:

• A sorbaállítás nagy mennyiségű tárhelyet igényel a bemenet által kezdeményezett kérések számától és a csatlakoztatott bemeneti eszközök számától függően.
• Mivel a SPOOL a másodlagos tárolóban jön létre, sok beviteli eszköz egyidejű működése sok helyet foglalhat el a másodlagos tárolón, és így megnövelheti a lemezforgalmat. Ez azt eredményezi, hogy a lemez egyre lassabb lesz, ahogy a forgalom egyre növekszik.
• A sorbaállítás az adatok másolására és végrehajtására szolgál egy lassabb eszközről egy gyorsabb eszközre. A lassabb eszköz létrehoz egy SPOOL-t, amely egy sorban tárolja a kezelendő adatokat, és a CPU ezen dolgozik. Ez a folyamat önmagában hiábavalóvá teszi a sorbaállítást olyan valós idejű környezetben, ahol valós idejű eredményekre van szükségünk a CPU-tól. Ennek az az oka, hogy a beviteli eszköz lassabb, és így lassabb ütemben állítja elő az adatokat, miközben a CPU gyorsabban tud működni, így a sorban következő folyamatra lép. Ez az oka annak, hogy a végeredmény vagy kimenet egy későbbi időpontban készül, nem pedig valós időben.

A sorozás és a pufferelés közötti különbség

A sorbaállítás és a pufferelés az a két módszer, amellyel az I/O alrendszerek a fő memóriában vagy a lemezen lévő tárterület használatával javítják a számítógép teljesítményét és hatékonyságát.

A spoolozás és a pufferelés közötti alapvető különbség az, hogy a sorbaállítás átfedi egy job I/O-ját egy másik job végrehajtásával. Ehhez képest a pufferelés átfedi egy job I/O-ját ugyanazon job végrehajtásával. Az alábbiakban néhány további különbség található a sorbaállítás és a pufferelés között, például: