第3章作业管理

.,第3章作业管理,教师：郑丽琴,.,操作系统的任务有两方面：用户能方便地使用计算机，以实现自己所需要的功能；在系统内部对用户进行控制并安排用户作业的运行。这就是作业管理的主要任务，它包括用户接口，资源管理、作业调度和用户管理等内容。,.,3.1用户接口概述,为了使用户能够方便地使用操作系统，操作系统又想用户提供了用户与操作系统接口，简称为用户接口。用户接口是操作系统提供给用户使用计算机功能的手段，包括用户想要计算机完成而计算机又能够实现的所有功能，如用户注册登录文件处理等。操作系统的用户接口有多种形式，一种是通过命令形式供用户使用，称为命令接口，供给用户在终端上使用；另一种片那个是系统调用形式，提供给用户在编程时使用，又称为程序接口。还有图形接口。,.,3.2命令接口,当今所有计算机的操作系统都向用户提供命令接口。命令接口分为联机命令接口和脱机命令接口两种。,.,3.2.1联机命令接口,联机命令接口提供一组联机命令，以实现用户与计算机之间的交互，即允许用户在终端上键入命令运行，以获得操作系统的服务，并控制自己程序的运行。用户在终端上键入命令时，操作系统的终端处理程序接受该命令，并回显在终端屏幕上，每一条命令输入完毕，由命令解释程序进行分析，并转到相应命令的处理程序。即联机命令接口一般包括：一组联机命令、终端处理程序和命令解释程序。,.,1.联机命令的类型,根据命令所完成的功能，可以把联机命令分为如下几类：系统访问类、磁盘操作类、目录操作类、文件操作类、通信类和其他命令。,.,系统访问类：即系统注册登录命令login，是多用户系统必须有的命令。磁盘操作类：一般提供磁盘初始化、格式化命令、磁盘复制、比较命令以及备份与恢复命令。目录操作类：如建立子目录、显示目录、删除目录、改变目录、显示目录结构命令等。文件操作类：显示文本文件内容命令、复制文件、移动文件、删除文件、文件重命名命令等。通信类：多用户操作系统一般都提供通信类命令，让人、不同用户之间可以进行通信。通信类命令至少包括一条发送命令和一条接收命令。其他命令：除了上述几类命令，操作系统一般还要提供：设置和获取系统日期、时间命令、输入输出重定向命令、管道连接命令、过两次命令和批命令等。,.,2.键盘终端处理程序,键盘终端处理程序应具有以下功能：接收用户键入的字符：接收用户从终端输入的字符并传给用户程序。字符缓冲：缓冲区用来暂存用户从终端输入的字符。可以采用专用缓冲和公用缓冲方式之一专用缓冲：系统为每个终端设置一个专用缓冲区公用缓冲方式：设置一个由多个大小相等的缓冲区组成的公用缓冲池，让所有终端共享。回送显示：屏幕编辑：特殊字符处理：,.,3.命令解释程序,命令解释程序是放在最高层的，以便用户交互使用。它的主要功能是对用户输入的命令进行解释，然后转到想要的处理程序去执行。Dos的命令解释程序是command。Com，unix是shell程序。Ms-dos的命令解释程序的工作流程看书上p79.,.,3.2.2脱机命令接口,脱机命令接口是操作系统命令接口的另一种方式，是批处理操作必须使用的接口。早期批处理系统中提供的是作业控制语言jcb。操作系统还允许用户将若干条命令编制成一个命令文件，称为批处理文件，批处理文件被当成一个命令处理，是真正的脱机控制方式。,.,3.2.3shell命令语言,Unix和linux操作系统在核心之外，使用shell作为最外层，作为用户使用操作系统的接口，也成为外壳。Shell既提供交互式命令（联机命令接口），也是一种编程语言（脱机命令接口），可以利用shell命令构成一个文件，称为shell过程。Shell也包括命令解释程序。当用户登录成功，既进入shell的命令界面后，用户可以通过直接输入命令及命令参数来交互以实现不同的功能和任务，也可以先编写shell构成，再通过shell过程投机控制任务的运行。,.,Linux的几大类shell命令,有关进程及进程管理有关文件管理有关用户和用户管理有关硬盘管理和文件压缩有关网络其他,.,3.3图形接口,Windows操作系统的图形用户接口通过桌面，图标、窗口、对话框等对象让用户来使用操作系统的功能。,.,3.1桌面、窗口、图标和任务栏,桌面：windows操作系统的桌面供多任务共享，每个任务拥有一个自己的窗口来显示其运行的情况，并可以通过窗口对任务的运行进行控制。桌面上海可以防止一些代表可以运行的任务的笑图像，称为图标，通过点击桌面上的图标可以方便用户更快捷的启动任务运行，桌面下方显示一个长条叫任务栏。,.,图标：是代表一个对象的小图像，实际上市最小化的窗口，双击可以打开图标达标的任务窗口。任务栏和开始按钮：任务栏的目的是帮助用户快速启动常用的任务，便于进行多任务之间的切换。窗口：是windows操作系统最重要的对象，熟悉是呀windows创作新人，必须首先熟悉窗口对象，了解窗口的组成元素及其使用方法。,.,3.3.2菜单控制方式,菜单控制方式将操作系统的功能进行划分，然后在进行更小类型的划分，直到落实到每一个具体的功能。菜单控制的好处是：由于菜单列表一目了然，直观易懂，用户不在需要书记任何命令或者编程语言，只需要在菜单的提示下进行选择来实现相应的功能，程序运行的中间及最终结果都是直接显示在指定的输出界面上，由于菜单控制的直观特点，没有受过训练的用户都可以直接使用计算机，为计算机的快速普及立下功劳。,.,3.4系统调用,除了上述提供给普通用户的命令接口和图形界面外，操作系统还向编程人员提供了一种能够完成系统底层操作的接口程序接口，程序接口通常由操作系统提供的各种类型的系统调用所组成，因此说系统调用提供了用户程序和操作系统之间的接口，应用程序通过系统调用请求操作系统的服务，即程序接口是用户程序取得操作系统服务的唯一途径。,.,3.4.1系统调用的基本概念,1.系统调用：其实是对操作系统已经编制好的能实现与机器硬件部分相关的工作的控制和管理程序的调用执行，这些程序是操作系统程序模块的一部分，是操作系统的子功能。为了安全起见，用户不能对它们进行直接的调用，而是通过操作系统的特殊入口地址来达到调用这些程序的目的的。,.,系统调用与一般过程调用的区别：运行在不同的系统状态；一般过程调用是用户程序调用用户程序或系统程序调用系统程序，因此调用前后均处于相同的运行态；系统调用是用户程序调用操作系统程序，会使系统运行状态从用户态转换为系统态。系统调用返回时则会使系统运行状态从系统态转换为用户态。通过软中断进入：一般通过软中断机制，先从用户状态转换为系统态，再执行相应的系统调用子程序。系统调用的返回与一般过程调用的返回页不同，嵌套调用的层数限制也不同。,.,3.4.2系统调用的类型,进程控制类系统调用文件操纵类系统调用通信管理系统维护,.,3.4.3系统调用的实现,不同操作系统其系统调用的实现方式也会不同，但一般系统调用的执行会先设置系统调用号和参数，然后执行一条系统调用命令，如dos中执行int21h软中断，转向相应的系统调用处理程序执行。操作系统中一般配置一张系统调用入口表，每个表项对于一条系统调用命令，包含该命令的参数、处理程序入口地址等，操作系统通过查找系统调用入口表，可以很方便的事项系统调用的处理。,.,3.5作业管理,作业时用户交给计算机运行的具有独立功能的任务。用户输入一条命令或运行一段程序都代表一个作业步。作业在系统中也是动态的，从作业场上到作业消失的整个过程中，作业变得状态跟着系统的运作而发生变化。,.,3.5作业管理,作业管理的基本功能？作业调度？系统要在多个作业中按一定的策略选取若于个作业,为它们分配必要的资源,让它们能够同时执行.作业控制,.,作业的状态及其转换,提交状态：用户向系统读入程序。后备状态：用户将提交的作业送到“输入井”中存放，以备读入内存。执行状态：用户作业调入内存，并在CPU上运行。完成或停止状态：作业处理完毕，任务结束。,.,作业的状态及其转换,.,作业的输入和输出,批量作业的组成?作业申请作业情况资源要求作业体,.,作业的输入和输出,将作业程序、数据和作业说明书从输入设备（例如键盘）输入到外存，并形成初始信息,作业输入方式联机输入方式脱机输入方式SPOOLing系统,.,作业的调度,作业控制块JCB作业存在的唯一标志,作业标知用户名称用户帐号调度信息资源需求作业状态作业类别输入井地址输出井地址进入系统时间开始处理时间作业完成时间作业退出时间资源使用情况,.,系统设计目标,系统的处理能力系统资源的利用率算法对所有作业的”公平合理”性,亦即使所有用户感到满意.,.,设计调度算法时应考虑的因素：,调度算法应与系统设计目标保持一致注意系统资源均衡使用平衡系统和用户的要求,.,常用的作业调度算法,先来先服务算法最短作业优先算法响应比高者优先算法响应时间：作业从提交第一个请求到产生第一次响应所用的时间.,.,先来先服务算法,.,响应比,响应比R=作业周转时间/作业处理时间=（作业处理时间+作业等待时间）/作业处理时间=1+（作业等待时间/作业处理时间）,.,调度算法性能的衡量,作业平均周转时间假定某一作业进入“输入井”的时间为Si，它被选中执行，运行结束时的时间为Ei周转时间为TiEiSi则作业平均周转时间为：n为作业数,.,平均带权周转时间,带权周转时间W：能够合理反映作业长短差别的指标。W=T/R（R-实际运行时间）平均带权周转时间：,.,作业调度算法应用例子,.,先来先服务调度算法计算结果,.,最短作业优先作业算法计算结果,.,最高响应比优先作业算法计算结果,.,对于下列三个作业，采用不可抢占式调度方式，请用先来先服务和短作业优先调度算法,分别计算它们的平均周转时间。,.,同样，对以上这三个作业，若调度在一个时间单位以后才开始，再采用短作业优先调度算法，其平均周转时间又如何？,.,解：(1)先来先服务调度算法。作业1的周转时间：80=8h；作业2的周转时间：120.4=11.6h；作业3的周转时间：131.0=12h；所以作业平均周转时间T=(8+11.6+12)/310.53h,.,(2)短作业优先调度算法。作业1的周转时间：80=8h；作业2的周转时间：91.0=8h；作业3的周转时间：130.4=12.6h；所以作业平均周转时间T=(8+8+12.6)/39.53h,.,(3)若调度在一个时间单位以后才开始，采用短作业优先调度算法。作业1的周转时间：140=14h；作业2的周转时间：60.4=5.6h；作业3的周转时间：21.0=1h；所以作业平均周转时间T=(14+5.6+1)/36.87h,.,多道批处理系统调度算法,优先级调度算法均衡调度算法,.,均衡调度算法(分类排队算法)基本思想：根据系统运行情况和作业属性将作业分类轮流从不同的作业类中挑选作业目标：力求均衡地利用各种系统资源，发挥资