作业管理和用户接口()

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1、操作系统操作系统 第二章 作业管理和用户接口（第第二章 作业管理和用户接口（第1讲）讲）主讲人：黄伯虎主讲人：黄伯虎-2/20-2007-10-27Xidian UniversityOperating System第一章小结第一章小结基本内容基本内容 ?操作系统的定义操作系统的定义 ?操作系统的特征操作系统的特征 ?操作系统的发展操作系统的发展 ?操作系统的分类操作系统的分类 ?操作系统的结构操作系统的结构(包括内核体系结构包括内核体系结构) ?介绍了几种常用的操作系统介绍了几种常用的操作系统 要求要求 ?了解：操作系统的基本概念、操作系统发展历史，操作系统的功能。了解：操作系统的基本概念、操

2、作系统发展历史，操作系统的功能。 ?掌握：多道批处理系统、实时系统和分时系统的概念和基本原理，实 时和分时系统的区别。掌握：多道批处理系统、实时系统和分时系统的概念和基本原理，实 时和分时系统的区别。-3/20-2007-10-27Xidian UniversityOperating System引言引言本章主要内容本章主要内容 ?作业管理作业管理 ?用户接口用户接口作业管理作业管理处理机管理处理机管理(进程管理进程管理)存储管理存储管理设备管理设备管理文件系统管理文件系统管理作业作业(Job)处理机处理机存储器存储器外部设备外部设备磁盘信息磁盘信息(文件文件)-4/20-2007-10-27

3、Xidian UniversityOperating System一、作业和作业处理过程一、作业和作业处理过程什么是作业什么是作业(Job)？ ?作业是用户在一次算题过程中或者一个事务处理过程中要求计算机系 统所做工作的总和，它是用户向计算机系统作业是用户在一次算题过程中或者一个事务处理过程中要求计算机系 统所做工作的总和，它是用户向计算机系统提交一项工作的基本单 位提交一项工作的基本单 位。 ?为理解方便我们可以将作业看作是一个要求计算机处理的任务为理解方便我们可以将作业看作是一个要求计算机处理的任务 (task)。 ?例如：给定一组数据，对其进行排序，并打印出排序结果。例如：给定一组数据，

4、对其进行排序，并打印出排序结果。读取给定数据读取给定数据排序排序打印结果打印结果一个作业可以看成是由若干个独立的步骤组成 的，我们把这些相对独立的步骤称为一个作业可以看成是由若干个独立的步骤组成 的，我们把这些相对独立的步骤称为作业步作业步。一 个作业就是由不同的顺序相连的作业步组成的。一 个作业就是由不同的顺序相连的作业步组成的。-5/20-2007-10-27Xidian UniversityOperating System一、作业和作业处理过程一、作业和作业处理过程作业的分类作业的分类?生活中的实例：邮政系统生活中的实例：邮政系统(类似脱机处理方式类似脱机处理方式)。 作业作业(脱机作业

5、脱机作业)的组成的组成 ?作业由程序、数据和作业由程序、数据和作业控制信息作业控制信息(作业说明书作业说明书)三部分组成。三部分组成。 ?作业说明书主要提供给批处理作业用户使用，它体现用户对作业的控 制意图，作业说明书要使用专门的作业控制语言作业说明书主要提供给批处理作业用户使用，它体现用户对作业的控 制意图，作业说明书要使用专门的作业控制语言(JCL)书写。书写。脱机作业脱机作业脱机作业脱机作业联机作业联机作业联机作业联机作业在作业执行过程中用户不直 接和计算机交互。在作业执行过程中用户不直 接和计算机交互。在作业执行过程中用户可以 直接和计算机交互，多用于 分时系统。在作业执行过程中用户可

6、以 直接和计算机交互，多用于 分时系统。脱机作业控制方式脱机作业控制方式脱机作业控制方式脱机作业控制方式在作业执行前将各种控制方式一起输入 到计算机中，此后作业自动执行。在作业执行前将各种控制方式一起输入 到计算机中，此后作业自动执行。联机作业控制方式联机作业控制方式联机作业控制方式联机作业控制方式采用人机对话方式控制作业运行。采用人机对话方式控制作业运行。-6/20-2007-10-27Xidian UniversityOperating System一、作业和作业处理过程一、作业和作业处理过程作业的处理过程作业的处理过程Job提交提交/输入输入后备后备完成完成作业注册作业注册作业输入作业输

7、入作业调度作业调度作业终止作业终止执行执行-7/20-2007-10-27Xidian UniversityOperating System二、作业的输入二、作业的输入/输出方式输出方式概念：概念： ?作业的输入：作业的输入： ?指把作业从输入介质上送入计算机系统并加以组织，在磁盘上形 成后备作业的过程。指把作业从输入介质上送入计算机系统并加以组织，在磁盘上形 成后备作业的过程。 ?作业的输出作业的输出 ?指将作业执行的结果由计算机系统经输出设备输出的过程。指将作业执行的结果由计算机系统经输出设备输出的过程。 分类：分类： ?联机输入联机输入/输出：输出： ?由主机由主机(CPU)直接控制输入

8、直接控制输入/输出过程。输出过程。 ?缺点：由于缺点：由于CPU和输入和输入/输出设备的速度相差悬殊，效率低下，资 源不能得以充分利用。输出设备的速度相差悬殊，效率低下，资 源不能得以充分利用。-8/20-2007-10-27Xidian UniversityOperating System二、作业的输入二、作业的输入/输出方式输出方式主机输出机输入机主机输出机输入机优点：这种方式在一定程度上缓解了优点：这种方式在一定程度上缓解了CPU和输入输出设备间的矛盾。和输入输出设备间的矛盾。 缺点：主机和外围处理机之间采用的是手工操作方式，因此效率依然 不高。缺点：主机和外围处理机之间采用的是手工操作

9、方式，因此效率依然 不高。?脱机输入脱机输入/输出输出(人工干预人工干预)-9/20-2007-10-27Xidian UniversityOperating System二、作业的输入二、作业的输入/输出方式输出方式?SPOOLing系统系统() ?即外围设备同时联机操作即外围设备同时联机操作(Simultaneous Peripheral Operation On Line) 。兼具脱机和联机方式的优点，可以实现联机方式下的 主机和外围设备的同时工作，又称为假脱机。兼具脱机和联机方式的优点，可以实现联机方式下的 主机和外围设备的同时工作，又称为假脱机。 ?技术基础：技术基础：多道程序设计技

10、术：一次可以容纳多个程序在主机上多道程序设计技术：一次可以容纳多个程序在主机上“同时同时” 执行。执行。通道技术：通道是一个独立于通道技术：通道是一个独立于CPU的，专管输入的，专管输入/输出控制的 处理机，它控制外部设备与内存直接进行数据交换。输出控制的 处理机，它控制外部设备与内存直接进行数据交换。内存内存通道通道外设外设-10/20-2007-10-27Xidian UniversityOperating System二、作业的输入二、作业的输入/输出方式输出方式?原理原理主机 输出机输入机主机 输出机输入机CPUCPU高速磁盘高速磁盘输入进程输入进程输出进程输出进程输入井输入井输入设备

11、输入设备通道通道 输出设备输出设备通道通道 输出井输出井控制控制控制控制缓冲区缓冲区缓冲区缓冲区SPOOLing系统系统-11/20-2007-10-27Xidian UniversityOperating System二、作业的输入二、作业的输入/输出方式输出方式?SPOOLing系统的优点系统的优点 ?缓和了缓和了CPU和和I/O速度之间的矛盾。数据从低速速度之间的矛盾。数据从低速I/O设备上通过设备上通过 SPOOLing系统传输到高速磁盘上，系统传输到高速磁盘上，CPU从高速磁盘上读取数 据。从高速磁盘上读取数 据。 ?将独占设备改造为共享设备。将独占设备改造为共享设备。SPOOLin

12、g系统中所谓的设备分配 只是在输入输出井中分配一个存储区和建立一张系统中所谓的设备分配 只是在输入输出井中分配一个存储区和建立一张I/O请求表而已。请求表而已。 ?实现了虚拟设备功能。多个进程共享一立设备。实现了虚拟设备功能。多个进程共享一立设备。-12/20-2007-10-27Xidian UniversityOperating System三、作业注册三、作业注册作业控制块作业控制块(JCB, Job Control Block) ?JCB是系统为管理作业设置的一个数 据结构，是系统中是系统为管理作业设置的一个数 据结构，是系统中作业存在的唯一标 志作业存在的唯一标 志。JCB里面记录有

13、与作业相关的各 种信息，只有当作业退出系统时，里面记录有与作业相关的各 种信息，只有当作业退出系统时， JCB才被撤销。才被撤销。 ?JCB内容：内容：标识信息：作业名，用户名，用 户帐号；标识信息：作业名，用户名，用 户帐号；状态信息：提交、后备、执行、 就绪、等待、完成；状态信息：提交、后备、执行、 就绪、等待、完成；调度参数：优先级；调度参数：优先级；资源需求量；资源需求量；作业存放位置；作业存放位置； 输入井输入井Job1Job2Job3Job4Job5Job6Job7Job8Job9Job10Job11Job12Job1Job2Job3Job4Job5Job6Job7Job8Job9

14、Job10Job11Job12后备队列后备队列注册注册-13/20-2007-10-27Xidian UniversityOperating System四、作业调度四、作业调度功能功能 ?审查系统是否满足作业的资源要求，并按一定算法选取作业准备运 行。审查系统是否满足作业的资源要求，并按一定算法选取作业准备运 行。内存内存作业调度作业调度Job3Job7Job12CPU进程调度进程调度磁盘磁盘交换调度交换调度(高级调度高级调度)(低级调度低级调度)(中级调度中级调度)Job1 Job2 Job3 Job4Job5 Job6 Job7 Job8Job9 Job10 Job11 Job12后备队

15、列后备队列磁盘磁盘-14/20-2007-10-27Xidian UniversityOperating System四、作业调度四、作业调度单道批处理系统作业调度算法单道批处理系统作业调度算法 ?单道批量处理系统特点：一次只能将一个作业调入内存运行单道批量处理系统特点：一次只能将一个作业调入内存运行(没有并 发没有并 发)。 ?在单道批量处理中，通常采用下述三种算法：在单道批量处理中，通常采用下述三种算法：没有考虑作业的执 行时间，不利于短 作业的执行。非常简单。按作业到达的先后 顺序进行调度。先来先服务 调度算法没有考虑作业的执 行时间，不利于短 作业的执行。非常简单。按作业到达的先后 顺

16、序进行调度。先来先服务 调度算法 (FCFS)对长作业不利，可 能会发生对长作业不利，可 能会发生“饥饿饥饿”现 象。可以有效降低作业的 平均等待时间，提高 系统吞吐量。优先调度要求运行 时间最短的作业。短作业优先 调度算法现 象。可以有效降低作业的 平均等待时间，提高 系统吞吐量。优先调度要求运行 时间最短的作业。短作业优先 调度算法 (SJF)优点思想调度算法缺点优点思想调度算法缺点-15/20-2007-10-27Xidian UniversityOperating System四、作业调度四、作业调度每次调度前需要对 所有作业计算优先 权。既照顾了短作业， 也考虑到了作业到 达先后顺序，并克 服了长作业的每次调度前需要对 所有作业计算优先 权。既照顾了短作业， 也考虑到了作业到 达先后顺序，并克 服了长作业的“饥 饿饥 饿”现象，是一种 较好的折衷算法。为每个作业设置一个 优先权现象，是一种 较好的折衷算法。为每个作业设置一个 优先权(响应比响应比)，调 度之前先计算各作业 的优先权，优先数高 者优先调度。