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文档简介

1、2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理 第第2 2章章 作业管理与用户接口作业管理与用户接口作业的概念早于操作系统,虽然对于终作业的概念早于操作系统,虽然对于终端用户(如端用户(如PC用户)来说已很淡化。然用户)来说已很淡化。然而在批处理系统中,用户是以典型的作而在批处理系统中,用户是以典型的作业方式把任务交给计算机处理。目前,业方式把任务交给计算机处理。目前,对作业的理解具有广义性,主要体现在对作业的理解具有广义性,主要体现在宏观上或概念上。宏观上或概念上。2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理理解作业及其四种状态。理解作业及其四种状态。掌握对作业调度算法的几个评估公式:掌握

2、对作业调度算法的几个评估公式:CPUCPU利用利用率、吞吐量、作业平均周转时间和带权平均周转时率、吞吐量、作业平均周转时间和带权平均周转时间间。理解四个常见的作业调度算法:先来先服务、短理解四个常见的作业调度算法:先来先服务、短作业优先、响应比高者优先和优先级法。作业优先、响应比高者优先和优先级法。掌握系统调用与一般过程调用的区别。掌握系统调用与一般过程调用的区别。 教学要求教学要求2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理2.1 作业的概念作业的概念2.2 作业管理的功能作业管理的功能2.3 操作系统的用户接口操作系统的用户接口2.4 Windows 2000/XP的用户接口的用户接口2

3、.5 Linux的用户接口的用户接口 教学内容教学内容2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理 2.1 2.1 作业的概念作业的概念2.1.1 作业和作业步作业和作业步2.1.2 作业的类型作业的类型2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理2.1.1 作业和作业步作业和作业步n作业:用户交给计算机所做的工作的集作业:用户交给计算机所做的工作的集合。合。n作业步:作业中的一个相对独立的步骤。作业步:作业中的一个相对独立的步骤。如编程作业中的编辑、编译、连接、运如编程作业中的编辑、编译、连接、运行等几个作业步。行等几个作业步。2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理u交互式作业(

4、联机作业)交互式作业(联机作业):用户独占终端实施用户独占终端实施交互式控制,特别适合于对程序的动态调试和交互式控制,特别适合于对程序的动态调试和修改。修改。u批处理作业(脱机作业)批处理作业(脱机作业):作业由程序、数据、作业由程序、数据、作业说明书三部分组成作业说明书三部分组成。程序程序是问题求解的算是问题求解的算法描述;法描述;数据数据是程序加工的对象,但有些程序是程序加工的对象,但有些程序未必使用数据;未必使用数据;作业说明书作业说明书是告诉操作系统本是告诉操作系统本作业的程序和数据按什么样的控制要求使之执作业的程序和数据按什么样的控制要求使之执行。行。2.1.2 作业的类型作业的类型

5、2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理 2.2 2.2 作业管理的功能作业管理的功能 2.2.1 作业的建立作业的建立 2.2.2 作业控制块作业控制块 2.2.3 作业的状态变迁作业的状态变迁 2.2.4 作业调度作业调度2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理2.2.1 作业的建立作业的建立主要方式:主要方式:n脱机输入方式脱机输入方式n直接耦合方式直接耦合方式nSPOOLING输入方式输入方式另外,还有联机输入、网络输入方式等另外,还有联机输入、网络输入方式等2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理 作业控制块作业控制块(JCB)(JCB)中包含了该作业的基本描述信息

6、中包含了该作业的基本描述信息和控制和控制信息,它信息,它是作业存在与否的惟一标志,体现是作业存在与否的惟一标志,体现了一个作业的生命周期。了一个作业的生命周期。JCBJCB中通常包含的内容有:中通常包含的内容有:n描述信息。包括作业名、作业状态、作业的优先级描述信息。包括作业名、作业状态、作业的优先级和作业类型等。和作业类型等。n资源要求。包括要求运行的时间、最迟结束时间、资源要求。包括要求运行的时间、最迟结束时间、需要的主存空间、外设的种类和数量。需要的主存空间、外设的种类和数量。n使用信息。包括作业进入系统的时间、开始运行时使用信息。包括作业进入系统的时间、开始运行时间、已经运行时间和内存

7、地址等。间、已经运行时间和内存地址等。2.2.2 作业控制块作业控制块2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理提交状态。提交状态。收容收容状态(后备状态)。建立状态(后备状态)。建立JCBJCB,形成作,形成作业后备队列业后备队列执行状态。执行状态。建立主进程,系统从作业管理转建立主进程,系统从作业管理转变为进程管理变为进程管理 从微观来看,作业的执行状态可能是就绪、从微观来看,作业的执行状态可能是就绪、执行或等待(阻塞)三种状态中的一种。执行或等待(阻塞)三种状态中的一种。完成状态。完成状态。正常运行完成或因故障终止时正常运行完成或因故障终止时2.2.3 作业的状态变迁作业的状态变迁2

8、022-3-23第第2章章 作业管理作业管理1、 作业调度的概念作业调度的概念 后备状态后备状态执行状态执行状态2、作业调度的性能指标、作业调度的性能指标(1 1)CPUCPU利用率:利用率:(2 2)吞吐率:)吞吐率:(3 3)平均周转时间和平均带权周转时间平均周转时间和平均带权周转时间 周转时间完成时间提交时间周转时间完成时间提交时间等待时间运行时间等待时间运行时间2.2.4 作业调度作业调度2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理3 3、作业调度算法、作业调度算法(1 1)先来先服务)先来先服务 (2 2)短作业优先)短作业优先 (3 3)响应比高优先)响应比高优先(4 4)优先级

9、高优先)优先级高优先2.2.4 作业调度(续)作业调度(续)2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理 2.3 2.3 操作系统的用户接口操作系统的用户接口 2.3.1 用户接口的功能用户接口的功能 2.3.2 命令接口命令接口 2.3.3 程序接口程序接口2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理n功能:向用户提供使用计算机的接口n类型:命令接口和程序接口命令接口和程序接口2.3.1 用户接口的功能和类型用户接口的功能和类型2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理1 1、联机命令接口、联机命令接口 由由键盘命令键盘命令和和屏幕命令屏幕命令组成。组成。n键盘命令键盘命令是由联机用

10、户在交互式终端上通过键是由联机用户在交互式终端上通过键盘键入的命令,体现人机之间的交互性。盘键入的命令,体现人机之间的交互性。n屏幕命令屏幕命令也就是图形化命令。它由窗口、图标、也就是图形化命令。它由窗口、图标、菜单、对话框等图形化元素构成。菜单、对话框等图形化元素构成。2 2、脱机命令接口、脱机命令接口n作业控制卡方式作业控制卡方式n作业说明书方式作业说明书方式2.3.2 命令接口命令接口2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理作业说明书示例(批处理文件)作业说明书示例(批处理文件)necho offnCd osnMkdir dosnCopy a.txt dosb.txtnType d

11、osb.txtnecho ok! npause 【演示演示】2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理 程序接口是向编程人员提供的,由一系列系统调程序接口是向编程人员提供的,由一系列系统调用(用(System Call)指令)指令组成。组成。1、系统调用的概念、系统调用的概念 系统调用是指在用户程序中,调用了操作系统中系统调用是指在用户程序中,调用了操作系统中能完成某些特定功能的例行程序,即用户程序对能完成某些特定功能的例行程序,即用户程序对OSOS的调用。的调用。例如打印、读写磁盘等工作;例如打印、读写磁盘等工作;2.3.3 程序接口程序接口2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理

12、n程序段程序段1:利用系统调用打印(用:利用系统调用打印(用INT指令调用指令调用DOS的功能来完成)的功能来完成) MOV AH,05H MOV DL,Char INT 21H Char DB 1当当INT返回时,打印已经完成返回时,打印已经完成系统调用实例(汇编程序员观点)系统调用实例(汇编程序员观点) 2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理n程序段程序段2:不用系统调用,而用不用系统调用,而用IN/OUT指指令直接读写打印机的接口寄存器令直接读写打印机的接口寄存器 MOVE I,0L1:MOVE I,I+1 CMP I,5 JNC L3 打完五个字符打完五个字符 MOVE A,I

13、L2:IN ADDR1,B 状态寄存器状态寄存器 OR B,BS 状态位选择码状态位选择码 JNC L2 未准备好未准备好 OUT ADDR2,A 打印打印,数据寄存器数据寄存器 JMP L1L3:RET2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理n通常仅汇编程序员才会接触到系统调用,通常仅汇编程序员才会接触到系统调用,而高级语言程序员通常接触不到系统调而高级语言程序员通常接触不到系统调用,只接触用,只接触库函数库函数。n通过库函数来实现对操作系统的通过库函数来实现对操作系统的“间接间接”调用。调用。为什么我很少接触系统调用为什么我很少接触系统调用?2022-3-23第第2章章 作业管理作业

14、管理高级语言中对操作系统的“间接”调用2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理2 2、系统调用指令的实现及其特点、系统调用指令的实现及其特点(1 1)机器、)机器、OSOS与系统调用指令间的关系与系统调用指令间的关系n每种每种OSOS提供几十至几百个系统调用提供几十至几百个系统调用n每种机器仅提供一个系统调用指令:每种机器仅提供一个系统调用指令:n例例:SUN:SUNTRAPTRAP指令指令nSGISGI工作站工作站SYSCALLSYSCALL指令指令nIBM PCIBM PCINTINT指令指令2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理(2)系统调用指令的实现机制(借助中断机制)2

15、022-3-23第第2章章 作业管理作业管理n系统调用指令由机器(系统调用指令由机器(CPUCPU)提供,而其)提供,而其调用的功能由调用的功能由OSOS提供;提供;n不同的系统调用使用同一条系统调用指不同的系统调用使用同一条系统调用指令令, ,但指令参数但指令参数( (功能号或寄存器功能号或寄存器) )不同;不同;(3 3)系统调用指令特点系统调用指令特点2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理2 2、系统调用的分类、系统调用的分类n文件管理类。如创建文件、打开文件、读写文文件管理类。如创建文件、打开文件、读写文件、关闭文件等;件、关闭文件等;n进程管理类。如进程创建、撤消、唤醒以及进

16、进程管理类。如进程创建、撤消、唤醒以及进程间通信等;程间通信等;n系统管理类。如取日历时间、取或设置终端信系统管理类。如取日历时间、取或设置终端信息等;息等;n设备管理类。设备管理类。2.3.3 程序接口(续)程序接口(续)2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理n执行状态不同执行状态不同 前者调用方在用户态,被调用方在核心态,后者调前者调用方在用户态,被调用方在核心态,后者调用方与被调用方同属一个状态,核心态或用户态。用方与被调用方同属一个状态,核心态或用户态。n执行方式与过程不同执行方式与过程不同 前者需使用软中断指令(前者需使用软中断指令(int)或陷入指令)或陷入指令(trap)

17、;后者使用普通的跳转指令();后者使用普通的跳转指令(call、jmp等)等)n提供的方式不同提供的方式不同 前者由前者由OS提供,后者由编译系统提供提供,后者由编译系统提供n执行的代码不同执行的代码不同 前者执行是前者执行是OS内核代码,后者执行的是用户自己编内核代码,后者执行的是用户自己编写的代码写的代码3、系统调用与一般过程调用的区别、系统调用与一般过程调用的区别2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理4、系统调用的处理过程、系统调用的处理过程System Call用户程序A0SUB0SUB1SUBiSUBnA1AiAn系统调用处理子程序取系统功能号找入口地址表相应入口地址结束处理

18、恢复现场A0A1AiAn保护CPU现场陷入指令系统调用陷入机构入口地址表2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理系统调用与库函数系统调用与库函数n在程序设计语言在程序设计语言(如如C语言语言)中,往往提供与各系统调用中,往往提供与各系统调用对应的库函数,应用程序可通过对应的库函数来使用对应的库函数,应用程序可通过对应的库函数来使用系统调用。系统调用。n库函数的目的是隐藏访管指令细节,使系统调用更象库函数的目的是隐藏访管指令细节,使系统调用更象过程调用,但一般地说,库函数属于用户程序而非系过程调用,但一般地说,库函数属于用户程序而非系统程序。统程序。n操作系统为用户提供系统调用也出于安全和

19、效率考虑,操作系统为用户提供系统调用也出于安全和效率考虑,使得用户态程序不能自由地访问内核关键数据结构或使得用户态程序不能自由地访问内核关键数据结构或直接访问硬件资源。直接访问硬件资源。 【返回】2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理Windows支持支持API的三个组件:的三个组件: Kernel包含了多数操作系统函数,如内存管包含了多数操作系统函数,如内存管理、进程管理;理、进程管理; User集中了窗口管理函数,如窗口创建、撤集中了窗口管理函数,如窗口创建、撤销、移动、对话等相关函数;销、移动、对话等相关函数; GDI提供画图函数、打印函数。提供画图函数、打印函数。 Window

20、s将三个组件置于动态链接库将三个组件置于动态链接库DLL中。中。2.4 Windows 2000/XP2.4 Windows 2000/XP的的APIAPI2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理Win32API和和LinuxLinux系统调用粗略对应关系系统调用粗略对应关系 UNIX/Linux Win32 说明说明fork CreatProcess 创建进程创建进程 waitpid WaitForSingleObject 等待进程终止等待进程终止open/close CreatFile/CloseHandle 创建或打开创建或打开/关闭文件关闭文件read/write ReadFile/WriteFile 读读/写文件写文件lseek SetFilePointer 移动文件指针移动文件指针mkdir/rmdir Creat/Remove Directory 建立建立/删除目录删除目录stat GetFileAttributesEx 获得文件属性获得文件属性2022-3-23第第2章章 作业管理作业管理功能:功能:n 命令行解释命令行解释n 通配符通配符n 输入输入/输出重定向和管道输出重定向和管道n Shell环境控制环境控制n Shell编程编程2.5 Linux2.5 Linux的用户接

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