第二章作业管理 2课件

1、 福州大学数计学院计算机操作系统计算机操作系统第二章 作业管理 作作 业业管管 理理 第二章第二章 作业管理作业管理一. 作业的基本概念作业的基本概念q 作业的定义 作作 业业管管 理理用户作业作业控制表作业步作业步进程进程进程进程进程进程由系统生成由系统生成二二. . 作业的建立过程作业的建立过程 作作 业业管管 理理 q 联机输入方式联机输入方式q 脱机输入方式脱机输入方式q 直接耦合方式直接耦合方式q SPOOLINGSPOOLING系统系统q 网络输入方式网络输入方式 作业输入方式作业输入方式 作作 业业管管 理理 作业管理的功能作业管理的功能 作业控制块（作业控制块（JCBJCB）的

2、建立）的建立 作作 业业管管 理理操作系统为操作系统为用户提供两用户提供两 个接口个接口系统调用（编程人员使用系统调用（编程人员使用系统调用来请求操作系统系统调用来请求操作系统提供服务，例如申请和释提供服务，例如申请和释放资源、控制程序的执行放资源、控制程序的执行过程）过程）三三. . 用户接口用户接口各种命令接口（用户利各种命令接口（用户利用这些操作命令来组织用这些操作命令来组织和控制作业的执行或管和控制作业的执行或管理计算机系统）理计算机系统） 作作 业业管管 理理q 联机方式联机方式q 脱机方式脱机方式 2.2.系统调用系统调用使用操作命令进行作业控制使用操作命令进行作业控制 有两种方式

3、：有两种方式： 作作 业业管管 理理 作业调度作业调度 作业调度程序的主要功能是审查系统是否能满足用户作业的资源要求以及按照一定的算法来选取作业。主要有：（1）记录系统中各个作业的情况（2）按照某种调度算法从后备作业队列中挑选作业（3）为选中的作业分配内存和外设等资源（4）为选中的作业建立相应的进程（5）作业结束后进行善后处理工作 作作 业业管管 理理 作业调度算法作业调度算法（1）先来先服务（FCFS）（2）短作业优先（SJF）（3）响应比高优先（HRN）响应比等于作业等待时间除以作业运行时间（用户估计值）。作业等待时间越长，则响应比越高，被选中的可能性越大。（4）优先级调度选优先级高的作业

4、。确定优先级的方法是多种多样的。通常根据作业的缓急程度、作业的长短、等待时间等确定一个优先级计算公式。 作作 业业管管 理理调度算法性能的衡量调度算法性能的衡量 从CPU利用率、吞吐量以及作业的平均周转时间和带权平均周转时间来衡量一个算法的好坏。（1）CPU利用率=CPU有效工作时间/CPU总的运行时间（2）吞吐量=完成的作业道数/完成的时间（3）作业平均周转时间T和带权平均周转时间W：平均周转时间T=周转时间之和/作业道数周转时间=完成时间-提交时间 或者 周转时间=等待时间+运行时间 带权平均周转时间W=带权周转时间之和/作业道数带权周转时间=周转时间/运行时间 作作 业业管管 理理 例：

5、在单道环境下，分别采用FCFS和SJF算法，完成作业调度。试说明作业的调度顺序及平均周转时间和带权平均周转时间。并评价哪个算法好。 作作 业业管管 理理 作作 业业管管 理理 例：设有一组作业，它们的提交时刻及运行时间如下所示，在单道方式下，采用短作业优先调度算法，作业的执行顺序是什么？若这4个作业在一台处理机上按单道方式运行，采用响应比高者优先调度算法，试写出各作业的执行顺序、各作业的周转时间及平均周转时间。 作作 业业管管 理理 作作 业业管管 理理 系统中往往有成百个作业被收容在磁盘输系统中往往有成百个作业被收容在磁盘输入井中，为了管理和调度作业，就必须记录进入井中，为了管理和调度作业，

6、就必须记录进入系统的各作业的情况，系统为每个作业设置入系统的各作业的情况，系统为每个作业设置一个作业控制块（一个作业控制块（JCBJCB）. .它记录了作业的有关它记录了作业的有关信息，不同系统的信息，不同系统的JCBJCB所包含的信息有所不同，所包含的信息有所不同，这取决系统对作业调度的要求。这取决系统对作业调度的要求。 JCBJCB是在作业进入系统时由是在作业进入系统时由SPOOLINGSPOOLING系统系统为其建立的。其内容由作业控制卡（说明书）为其建立的。其内容由作业控制卡（说明书）中得到的。中得到的。JCBJCB是作业存在系统的标志，作业进是作业存在系统的标志，作业进入系统时，则为

7、之建立入系统时，则为之建立JCBJCB，当作业退出时，则，当作业退出时，则其其JCBJCB也被撤销也被撤销。 作作 业业管管 理理作业控制语言（JCL）编写的作业说明书主要包括三方面内容：（1）作业基本情况描述，如作业名、用户名、所使用的编程语言名等。（2）作业的控制描述，例如，对C语言程序先装入那些模块，后再装入另外的模块等各作业步的操作顺序以及某步不能正常执行时的出错处理方法等。（3）资源要求描述，包括估计的主存需要量、计算时间、外设类型及数量、作业优先级等。 作作 业业管管 理理 而根据作业说明书创建的作业控制块JCB会因不同的系统，导致包含的信息也不同，但通常会有下面一些内容：（1）作

8、业名称、作业状态、作业优先权和作业类型等（2）作业资源要求。包括要求运行的时间、最迟结束时间、需要的主存空间、外设的种类和数量等。（3）资源使用情况。包括作业进入系统的时间、开始运行时间、已运行时间和内存地址等。（4）作业的控制方式。如是联机作业控制还是脱机作业控制等。 作作 业业管管 理理作业名资源要求资源使用情况类型级别优 先 级状 态要求的运行时间、使用语言最迟完成时间、要求的主存量要求外设类型、台数要求的文件量和输出量进入系统时间开始运行时间已运行时间主存地址外设台号控制方式 作业类型优先数作业控制表作业控制表JCBJCB 作作 业业管管 理理 为了克服脱机输入为了克服脱机输入/ /输

9、出工作方式输出工作方式的缺点，在通道技术以及多道程序设计的缺点，在通道技术以及多道程序设计发展的基础上，人们研制了发展的基础上，人们研制了SPOOLINGSPOOLING的的操作方式。就是外围设备同时联机操作。操作方式。就是外围设备同时联机操作。 SPOOLINGSPOOLING的功能：作业的输入输出，的功能：作业的输入输出，不再单独用外围处理机，由主机和相应不再单独用外围处理机，由主机和相应通道来承担这种功能。通道来承担这种功能。 SPOOLINGSPOOLING系统：输入程序模块、输系统：输入程序模块、输出程序模块。出程序模块。 作作 业业管管 理理 系统开工后系统开工后, ,为它们分别创

10、建进程（属于为它们分别创建进程（属于系统进程）。它们和用户进程一样，也受系统系统进程）。它们和用户进程一样，也受系统调度程序运行。所不同的是，它们的优先级比调度程序运行。所不同的是，它们的优先级比任何用户进程高。任何用户进程高。 一个用户进程在运行中有信息要打印，首一个用户进程在运行中有信息要打印，首先通过文件管理系统组织输出文件，并存于相先通过文件管理系统组织输出文件，并存于相应一组盘区中。然后，当所要的输出设备空时，应一组盘区中。然后，当所要的输出设备空时，系统通过调度系统通过调度SPOOLINGSPOOLING输出进程把输出文件输输出进程把输出文件输出并传送到相应的输出设备。出并传送到相

11、应的输出设备。 作作 业业管管 理理 DMADMA：直接存储访问。通道与：直接存储访问。通道与DMADMA相连。相连。单纯的数据传输，在单纯的数据传输，在DMADMA方式相似于通道方式。方式相似于通道方式。 与通道不同的是，在与通道不同的是，在DMADMA方式中，信息的方式中，信息的传送方向、信息传送的源地址和目的地址以传送方向、信息传送的源地址和目的地址以及传送长度等都是由及传送长度等都是由CPUCPU控制，而不是由控制，而不是由DMADMA器件控制。器件控制。 作作 业业管管 理理 分时系统中不存在作业的概念。这是因为分时系统中不存在作业的概念。这是因为在分时系统中。每个用户得到的时间片有

12、限，在分时系统中。每个用户得到的时间片有限，用户的程序和数据信息直接输入到内存工作区用户的程序和数据信息直接输入到内存工作区中和其它程序一起抢占系统资源投入执行，而中和其它程序一起抢占系统资源投入执行，而不必进入外存输入井等待作业调度程序选择。不必进入外存输入井等待作业调度程序选择。但进入内存有一个内存分配表。但进入内存有一个内存分配表。 在分时系统中，对终端作业都采用在分时系统中，对终端作业都采用“时间片轮转时间片轮转”的方法使每个作业都能在一个的方法使每个作业都能在一个“时间片时间片”的时间内占有处理机执行。当一个的时间内占有处理机执行。当一个时间片用完后，它必须让出处理机给另一个作时间片

13、用完后，它必须让出处理机给另一个作业去占有执行。业去占有执行。 作作 业业管管 理理 一个具有分时兼批处理的计算机系统一个具有分时兼批处理的计算机系统中，把终端作业称为前台作业，把批处理作业中，把终端作业称为前台作业，把批处理作业称为后台作业。终端作业优先于批处理作业。称为后台作业。终端作业优先于批处理作业。如果有终端作业与批处理作业混合同时执行时，如果有终端作业与批处理作业混合同时执行时，把终端作业的就绪进程排成一个就绪队列，而把终端作业的就绪进程排成一个就绪队列，而把有关批处理作业的就绪进程排成另一个就绪把有关批处理作业的就绪进程排成另一个就绪队列。让终端作业先占有队列。让终端作业先占有C

14、PUCPU。若无终端作业，。若无终端作业，才去查批处理作业。使终端作业用户满意，又才去查批处理作业。使终端作业用户满意，又能提高效率。能提高效率。 作作 业业管管 理理 联机控制方式不同于脱机控制方式，它不要求联机控制方式不同于脱机控制方式，它不要求用户填写作业说明书，系统只为用户提供一组键盘或用户填写作业说明书，系统只为用户提供一组键盘或其它操作方式的命令。用户使用系统提供的操作命令其它操作方式的命令。用户使用系统提供的操作命令和系统会话，交互地控制程序执行和管理计算机系统。和系统会话，交互地控制程序执行和管理计算机系统。其工作过程是，用户在系统给出的提示符下敲入特定其工作过程是，用户在系统

15、给出的提示符下敲入特定的命令，直到作业执行结束。的命令，直到作业执行结束。 联机控制方式：联机控制方式： 环境设置。环境设置。 Config.sysConfig.sys 执行权限管理（这些命令用来控制用户访问系执行权限管理（这些命令用来控制用户访问系统和读写有关文件的权限）。例如：用户只有在其口统和读写有关文件的权限）。例如：用户只有在其口令经过系统核准后才能进入系统。令经过系统核准后才能进入系统。 作作 业业管管 理理 系统管理。该类命令主要用于系统维护、开机系统管理。该类命令主要用于系统维护、开机与关机、增加或减少终端用户、计时收费等。一般为与关机、增加或减少终端用户、计时收费等。一般为系

16、统管理员用。系统管理员用。 文件管理。该类命令被用来管理和控制终端文件管理。该类命令被用来管理和控制终端用户的文件。例如：拷贝、移动、删除、改名等。用户的文件。例如：拷贝、移动、删除、改名等。 编辑、编译、链接装配和执行编辑命令被用编辑、编译、链接装配和执行编辑命令被用来帮助用户输入用户文件，不同的编辑器具有不同的来帮助用户输入用户文件，不同的编辑器具有不同的命令集合。增加、删除、插入、绘图等。命令集合。增加、删除、插入、绘图等。 作作 业业管管 理理 编译和链接装配命令则把用户输入的源程序文件编译和链接装配命令则把用户输入的源程序文件编译成目标代码文件之后再链接成可执行文件。执行编译成目标代

17、码文件之后再链接成可执行文件。执行命令则将链接后的可执行代码文件送入内存启动执行。命令则将链接后的可执行代码文件送入内存启动执行。 通信。用来进行远程中断之间的呼叫、连接以通信。用来进行远程中断之间的呼叫、连接以及断开等。从而在主机和终端之间建立会话信道，还及断开等。从而在主机和终端之间建立会话信道，还进主机和主机之间的信息发送与接收、显示、编辑等进主机和主机之间的信息发送与接收、显示、编辑等工作。工作。 资源要求。用户使用该类命令向系统中申请资源要求。用户使用该类命令向系统中申请资源，例如申请某台外围设备等。现在操作系统中，资源，例如申请某台外围设备等。现在操作系统中，大都提供批处理方式和联

18、机处理方式。不用编译命令，大都提供批处理方式和联机处理方式。不用编译命令，直接用直接用RUNRUN。它先编译，后执行，减少了人工插入。它先编译，后执行，减少了人工插入。 作作 业业管管 理理 一台主机可以连接一台或多台外围设备。用户一台主机可以连接一台或多台外围设备。用户和系统通过终端交互会话来输入作业。在作业执行和系统通过终端交互会话来输入作业。在作业执行过程中，用户逐条打入命令。操作系统接到一条命过程中，用户逐条打入命令。操作系统接到一条命令。就根据命令的要求控制作业的执行，一条命令令。就根据命令的要求控制作业的执行，一条命令所要求的工作做完后，操作系统通知用户命令执行所要求的工作做完后，

19、操作系统通知用户命令执行情况且允许用户再打入一条命令，以控制作业继续情况且允许用户再打入一条命令，以控制作业继续运行。作业执行过程中操作系统于用户之间需要不运行。作业执行过程中操作系统于用户之间需要不断地交互信息。因此，用户必须在计算机前干预，断地交互信息。因此，用户必须在计算机前干预，故交互控制方式也可称为故交互控制方式也可称为“联机控制方式联机控制方式”。交互。交互控制方式适合终端用户使用，因此把交互控制方式控制方式适合终端用户使用，因此把交互控制方式的作业称为终端作业。的作业称为终端作业。 作作 业业管管 理理 不同的计算机提供给用户使用的操作控制命令是不同的计算机提供给用户使用的操作控

20、制命令是各不相同的，但它们都有一个共同点，每一条命令必各不相同的，但它们都有一个共同点，每一条命令必须含有请求须含有请求“做什么做什么”要求要求“怎么做怎么做”的一些的一些“参参数数”。在有些命令中参数是可以缺省的。在有些命令中参数是可以缺省的。 1.“1.“注册注册”和和“注销注销”命令。命令。 LOGIN LOGIN 用户名用户名 作业名作业名 用户用该命令提出注册要求，表示用户要求处理用户用该命令提出注册要求，表示用户要求处理一个作业，用户可在终端上控制作业执行。当作业执一个作业，用户可在终端上控制作业执行。当作业执行完后用户用行完后用户用“LOGOUT”LOGOUT”命令要求退出系统，

21、系统就命令要求退出系统，系统就为用户做注销工作。为用户做注销工作。 作作 业业管管 理理 2. 2. 编辑命令。编辑命令。 和修改用户的文件，用户可以要求对一个文件删和修改用户的文件，用户可以要求对一个文件删去几行，插入几行，用一串新字符代替指定的字符等。去几行，插入几行，用一串新字符代替指定的字符等。 3.3.文件类命名。文件类命名。 列出文件目录，列出一个指定的文件，保存一个列出文件目录，列出一个指定的文件，保存一个文件，删除修改等。文件，删除修改等。 4.4.调试类命令。调试类命令。 这类命令是为用户调试用机器指令编制的程序或这类命令是为用户调试用机器指令编制的程序或汇编语言编制的程序提

22、供的手段。这类命令有：显示、汇编语言编制的程序提供的手段。这类命令有：显示、修改主存单元的内容、设置断点、跟踪、汇编、反汇修改主存单元的内容、设置断点、跟踪、汇编、反汇编，为用户联机调试和修改程序提供方便。编，为用户联机调试和修改程序提供方便。 作作 业业管管 理理 采用批处理控制方式的作业，用户把自己对作业采用批处理控制方式的作业，用户把自己对作业执行的控制总图作业控制语言写成一份说明书，连同执行的控制总图作业控制语言写成一份说明书，连同该作业的源程序和初始数据一起输入到计算机中，操该作业的源程序和初始数据一起输入到计算机中，操作系统就可按用户说明说的意图来控制作业的执行。作系统就可按用户说

23、明说的意图来控制作业的执行。作业执行过程中用户不必在计算机前干预，一切又系作业执行过程中用户不必在计算机前干预，一切又系统自动地控制作业的执行。因此，批处理方式也称为统自动地控制作业的执行。因此，批处理方式也称为脱机控制方式。但只能适合于批处理方式。因为只有脱机控制方式。但只能适合于批处理方式。因为只有当一批作业全部处理完毕，其结果都存入到相应的磁当一批作业全部处理完毕，其结果都存入到相应的磁带后才能通过外围处理机把它们逐一分离开。带后才能通过外围处理机把它们逐一分离开。 采用批处理控制方式的作业称批处理作业。采用批处理控制方式的作业称批处理作业。 作作 业业管管 理理 脱机方式是用户将作业的

24、执行顺序和脱机方式是用户将作业的执行顺序和出错处理方法一并以作业控制说明书的方出错处理方法一并以作业控制说明书的方式或命令文件中所规定的顺序控制作业的式或命令文件中所规定的顺序控制作业的执行。执行。 在执行过程中，用户无法干涉，只能在执行过程中，用户无法干涉，只能等待作业正常执行结束或出错停止之后查等待作业正常执行结束或出错停止之后查看之行结果或出错信息，以便修改作业内看之行结果或出错信息，以便修改作业内容或控制过程。容或控制过程。 作作 业业管管 理理 系统调用象一个黑箱子那样，对用户屏蔽了操作系统调用象一个黑箱子那样，对用户屏蔽了操作系统的具体动作，只提供有关功能：系统的具体动作，只提供有

25、关功能： 1.1.设备管理。系统调用被用来请求和释放有关设设备管理。系统调用被用来请求和释放有关设备，以及启动设备操作等。备，以及启动设备操作等。 2.2.文件管理。对文件的读、写、创建、删除等。文件管理。对文件的读、写、创建、删除等。 3.3.进程控制。（后面章节再讲）进程控制。（后面章节再讲） 4.4.进程通信。进程通信。 5.5.存储管理。存储管理。 作作 业业管管 理理 操作系统内必须有事先编制好的实现这些功能的操作系统内必须有事先编制好的实现这些功能的子程序或过程，为了保证操作系统程序不被用户程序破子程序或过程，为了保证操作系统程序不被用户程序破坏，一般操作系统都不允许用户程序访问操

26、作系统的系坏，一般操作系统都不允许用户程序访问操作系统的系统程序和数据。统程序和数据。 编程人员给定了系统调用命和参数之后是怎样得到编程人员给定了系统调用命和参数之后是怎样得到系统系统? ? 调用时，产生一条相应的指令，处理机在执行到该调用时，产生一条相应的指令，处理机在执行到该指令时发生相应的中断，并发出有关信息给该处理机构。指令时发生相应的中断，并发出有关信息给该处理机构。该处理机构在收到了处理机发来的信号后，启动相关的该处理机构在收到了处理机发来的信号后，启动相关的处理程序去完成该系统调用所要求的功能。处理程序去完成该系统调用所要求的功能。 作作 业业管管 理理 把外围处理机和主机通过一

27、个共享的大容量磁盘把外围处理机和主机通过一个共享的大容量磁盘存储器直接耦合。在这种系统中，主机和外围可以有存储器直接耦合。在这种系统中，主机和外围可以有明确得分工，主机承担高速的计算任务，而外围处理明确得分工，主机承担高速的计算任务，而外围处理机主要用于接收输入作业流，管理和输出文件，并为机主要用于接收输入作业流，管理和输出文件，并为主机负责输入输出编辑工作。主机负责输入输出编辑工作。主机主机公用存储器公用存储器低档低档PCPC机机低档低档PCPC机机 作作 业业管管 理理 终端用户在终端上控制作业的执行分为四个阶段：终端用户在终端上控制作业的执行分为四个阶段： 1 1 终端的连接终端的连接

28、任何一个终端用户要使用终端时必须使自己的终端设任何一个终端用户要使用终端时必须使自己的终端设备与计算机系统在线路上接通，近程终端是直接接在计算备与计算机系统在线路上接通，近程终端是直接接在计算机系统的通道上，所以，当终端设备加电后，终端就与系机系统的通道上，所以，当终端设备加电后，终端就与系统连接上了。远程终端是借助于租用专线或交换线连到计统连接上了。远程终端是借助于租用专线或交换线连到计算机系统上，算机系统上，租用专线的终端在加电后，终端与系统也租用专线的终端在加电后，终端与系统也就连接上了。就连接上了。借助于交换线的终端加电后，用户必须拨借助于交换线的终端加电后，用户必须拨计算机系统的电话

29、号码，以建立终端用户与系统的联系。计算机系统的电话号码，以建立终端用户与系统的联系。如果电话接通，表示终端与系统能连接，用户放下电话后如果电话接通，表示终端与系统能连接，用户放下电话后就可使用终端；电话不通，则重拨直到连接成功就可使用终端；电话不通，则重拨直到连接成功。 作作 业业管管 理理 2. 2. 用户注册用户注册 当 终 端 与 系 统 在 线 路 上 连 接 后 ， 用 户 输 入当 终 端 与 系 统 在 线 路 上 连 接 后 ， 用 户 输 入“LOGIN”LOGIN”命令，向系统提出要执行一个作业。命令，向系统提出要执行一个作业。 系统首先要识别用户，请用户输入口令，经核对系

30、统首先要识别用户，请用户输入口令，经核对后认为口令正确，则系统接收该终端用户。如果口令后认为口令正确，则系统接收该终端用户。如果口令不对或资源暂时不能满足，则不能接收终端用户。所不对或资源暂时不能满足，则不能接收终端用户。所以，注册过程实际上也可看作是对终端作业的作业调以，注册过程实际上也可看作是对终端作业的作业调度。度。 作作 业业管管 理理 3 3作业控制作业控制 一个注册成功得用户就可以使用系统提供的命一个注册成功得用户就可以使用系统提供的命令语言控制作业的执行。令语言控制作业的执行。 4 4用户退出用户退出 当用户不再需要使用终端时，打入当用户不再需要使用终端时，打入“LOGOUT”LOGOUT”命令通知系统注销。这时系统收回用户占用的系统命令通知系统注销。这时系统收回用户占用的系统资源且让其退出系统。资源且让其退出系统。 作作 业业管管 理理 作作 业：业： 用户在一次计算过程中或者一次事务处理用户在一次计