第2章_操作系统_作业管理

1、教学内容教学内容:1、作业的概念、建立过程、作业的概念、建立过程2、作业的输入方式、作业的输入方式3、作业控制块的建立、作业控制块的建立4、用户接口、用户接口教学重点：教学重点：1、作业的概念、建立过程、作业的概念、建立过程2、作业控制块的建立、作业控制块的建立教学难点：教学难点：1、作业控制块、作业控制块 第二章 作业管理 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 严格说，在分时系统中，从系统角度来严格说，在分时系统中，从系统角度来看甚至没有作业的概念。因此，这里主要介看甚至没有作业的概念。因此，这里主要介绍批处理系统的作业建立过程。绍批处理系统的作业建立过程。程序程序

2、 数据（作业体）数据（作业体）作业说明书（作业控制作业说明书（作业控制语言）语言）作业作业 作业：用户在一次计算过程中或一次事务处作业：用户在一次计算过程中或一次事务处理过程中要求计算机系统所做的工作的集合。理过程中要求计算机系统所做的工作的集合。系统一次业务处理过程中，从输入程序和数据到一次业务处理过程中，从输入程序和数据到输出结果的过程输出结果的过程(正准备进入内存的程序正准备进入内存的程序P101)用户二、作业的定义二、作业的定义作业步作业步: :一个作业分成若干个顺序处理的作业一个作业分成若干个顺序处理的作业单位。（输入、编译、计算等。每个作业步又单位。（输入、编译、计算等。每个作业步

3、又可细分成若干个子作业步）可细分成若干个子作业步）线程：进程中一个能被独立调度的基本单元线程：进程中一个能被独立调度的基本单元作业的执行过程看成是任务作业的执行过程看成是任务作业步的执行过程看成是进程作业步的执行过程看成是进程子作业步对应线程子作业步对应线程三、作业的组织三、作业的组织 批量型作业的用户，为了使系统掌握一个作业的批量型作业的用户，为了使系统掌握一个作业的情况和提供完成该作业所需的条件，首先向系统提出情况和提供完成该作业所需的条件，首先向系统提出作业申请。作业申请包括作业情况、作业控制和资源作业申请。作业申请包括作业情况、作业控制和资源要求三部分。要求三部分。 作业基本情况描述：

4、用户名、作业名、适用语作业基本情况描述：用户名、作业名、适用语 言名、允许最大处理时间。言名、允许最大处理时间。 作业控制描述：控制方式、操作顺序、出错处理。作业控制描述：控制方式、操作顺序、出错处理。 作业资源要求描述：要求处理时间、内存空间外作业资源要求描述：要求处理时间、内存空间外设类型和数量、优先级、库函数或实用程序。设类型和数量、优先级、库函数或实用程序。用一个作业控制表用一个作业控制表JCB（由系统生成）记录以上情况。（由系统生成）记录以上情况。四、作业的建立过程四、作业的建立过程建立一个作业必须把该作业所包含的建立一个作业必须把该作业所包含的全部程序和数据输入到计算机的外部辅助全

5、部程序和数据输入到计算机的外部辅助存储设备上存储设备上(简称为外存或辅存简称为外存或辅存)，而且，而且,还还要由作业注册程序在系统中为该作业申请要由作业注册程序在系统中为该作业申请建立起一个相应的作业控制块。作业控制建立起一个相应的作业控制块。作业控制块和作业之间具有一一对应关系。当一个块和作业之间具有一一对应关系。当一个作业的全部程序和数据输入到外存且在系作业的全部程序和数据输入到外存且在系统中建立了相应的作业控制块之后，就说统中建立了相应的作业控制块之后，就说一个作业已经建立起来了。一个作业已经建立起来了。用户作业作业步作业步作业控制表由系统生成由系统生成进程进程进程进程进程进程一个作业的

6、建立过程包括两个子过程，一个作业的建立过程包括两个子过程，一个是作业的输入，另一个是作业控制块的一个是作业的输入，另一个是作业控制块的建立。作业的输入指将作业的程序、数据和建立。作业的输入指将作业的程序、数据和作业说明书从输入设备作业说明书从输入设备(例如键盘例如键盘)输入到外输入到外存，并形成有关初始信息。必须有外部启动存，并形成有关初始信息。必须有外部启动信号，通知系统调用相应的输入管理程序来信号，通知系统调用相应的输入管理程序来负责控制和完成作业的输入工作。负责控制和完成作业的输入工作。 作业输入方式作业输入方式 （1）联机输入方式）联机输入方式（2）脱机输入方式）脱机输入方式（3）直接

7、耦合方式）直接耦合方式（4）SPOOLING系统系统（5）网络输入方式）网络输入方式（1）联机输入方式）联机输入方式 为联机用户服务。一台主机可以连接一台为联机用户服务。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。作业执行过程中操作系统于用户之来输入作业。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，用户必须在计算间需要不断地交互信息。因此，用户必须在计算机前干预，故交互控制方式也可称为机前干预，故交互控制方式也可称为“联机控制联机控制方式方式”。交互控制方式适合终端用户使用，因此。交互控制方式适合终端用户使用

8、，因此把交互控制方式的作业称为终端作业。把交互控制方式的作业称为终端作业。 造成造成CPU的浪费（外围设备的输入的浪费（外围设备的输入/输出低于输出低于CPU ）（2）脱机输入方式）脱机输入方式 又称为预输入方式。脱机输入方式利用低档个又称为预输入方式。脱机输入方式利用低档个人计算机作为外围处理机进行输入处理。在低档人计算机作为外围处理机进行输入处理。在低档个人机上，用户通过联机方式把作业首先输入到个人机上，用户通过联机方式把作业首先输入到后援存储器，例如磁盘或磁带上；然后，用户把后援存储器，例如磁盘或磁带上；然后，用户把装有输入数据的后援存储器拿到主机的高速外围装有输入数据的后援存储器拿到主

9、机的高速外围设备上和主机连接，从而在较短的时间内完成作设备上和主机连接，从而在较短的时间内完成作业的输入工作。业的输入工作。 脱机输入解决了快速输入输出问题，提高脱机输入解决了快速输入输出问题，提高了主机的资源利用率，但反过来说，这又是以了主机的资源利用率，但反过来说，这又是以牺牲低档机为代价的。而且，脱机输入需要用牺牲低档机为代价的。而且，脱机输入需要用户进行干预或进行一定的操作，例如移动存储户进行干预或进行一定的操作，例如移动存储介质和连接后援存储器等。另外，脱机输入输介质和连接后援存储器等。另外，脱机输入输出方式存在灵活性差的缺点，即遇到紧急任务出方式存在灵活性差的缺点，即遇到紧急任务需

10、要处理时，无法直接交给主机以便优先处理。需要处理时，无法直接交给主机以便优先处理。（3）直接耦合方式）直接耦合方式 把外围处理机和主机通过一个共享的大容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，主机量磁盘存储器直接耦合。在这种系统中，主机和外围可以有明确得分工，主机承担高速计算和外围可以有明确得分工，主机承担高速计算任务，外围处理机主要用于接收输入作业流，任务，外围处理机主要用于接收输入作业流，管理和输出文件，并为主机负责输入输出编辑管理和输出文件，并为主机负责输入输出编辑工作。工作。主机主机公用存储器公用存储器微机微机微机微机 直接耦合方式把主机和外围低档机通过

11、直接耦合方式把主机和外围低档机通过一个公用的大容量外存直接耦合起来，从而一个公用的大容量外存直接耦合起来，从而省去了在脱机输入中那种依靠人工干预来传省去了在脱机输入中那种依靠人工干预来传递后援存储器的过程。直接耦合方式需要一递后援存储器的过程。直接耦合方式需要一个大容量的公用存储器，而且需要把多台低个大容量的公用存储器，而且需要把多台低档机和主机、公用存储器固定连接起来。这档机和主机、公用存储器固定连接起来。这种输入方式的成本较高，一般只适用于大型种输入方式的成本较高，一般只适用于大型机或巨型机系统。机或巨型机系统。（4）SPOOLING系统系统 为克服脱机输入为克服脱机输入/输出工作方式的缺

12、点，输出工作方式的缺点，通道技术以及多道程序设计发展的基础上，研通道技术以及多道程序设计发展的基础上，研制了制了SPOOLING的操作方式。的操作方式。SPOOLING又又可译作外围设备同时联机操作。在可译作外围设备同时联机操作。在SPOOLING系统中，多台外围设备通过通道或系统中，多台外围设备通过通道或DMA器件和器件和主机与外存连接起来。（在硬盘中开辟一块输主机与外存连接起来。（在硬盘中开辟一块输入入/输出井，并将多个用户作业随机的存储提输出井，并将多个用户作业随机的存储提取，各用户间互不干扰）。取，各用户间互不干扰）。 作业的输入输出过程由主机中的操作业的输入输出过程由主机中的操作系统

13、控制。操作系统中的输入程序包作系统控制。操作系统中的输入程序包含两个独立的过程，一个过程负责从外含两个独立的过程，一个过程负责从外部设备把信息读入缓冲区；另一个是写部设备把信息读入缓冲区；另一个是写过程，负责把缓冲区的信息送到外存输过程，负责把缓冲区的信息送到外存输入井中。这里，外围设备既可以是各种入井中。这里，外围设备既可以是各种终端终端,也可以是其他的输入设备，例如纸也可以是其他的输入设备，例如纸带输入机或读卡机等。带输入机或读卡机等。 SPOOLING系统的输入方式既不同系统的输入方式既不同于脱机方式，也不同于直接耦合方式。在于脱机方式，也不同于直接耦合方式。在系统输入模块收到作业输入请

14、求信号后，系统输入模块收到作业输入请求信号后，输入管理模块中的读过程负责将信息从输输入管理模块中的读过程负责将信息从输入装置读入缓冲区。当缓冲区满时，由写入装置读入缓冲区。当缓冲区满时，由写过程将信息从缓冲区写到外存输入井中。过程将信息从缓冲区写到外存输入井中。读过程和写过程反复循环，直到一个作业读过程和写过程反复循环，直到一个作业输入完毕。输入完毕。 当读过程读到一个硬件结束标志之当读过程读到一个硬件结束标志之后，系统再次驱动写过程把最后一批信后，系统再次驱动写过程把最后一批信息写入外存并调用中断处理程序结束该息写入外存并调用中断处理程序结束该次输入。然后，系统为该作业建立作业次输入。然后，

15、系统为该作业建立作业控制块控制块JCB，从而使输入井中的作业进，从而使输入井中的作业进入作业等待队列，等待作业调度程序选入作业等待队列，等待作业调度程序选中后进入内存。中后进入内存。 网络输入方式以上述几种输入方式为基网络输入方式以上述几种输入方式为基础。当用户需要把在计算机网络中某一台主础。当用户需要把在计算机网络中某一台主机上输入的信息传送到同一网中另一台主机机上输入的信息传送到同一网中另一台主机上进行操作或执行时，就构成了网络输入方上进行操作或执行时，就构成了网络输入方式。因为网络输入方式涉及到不同计算机间式。因为网络输入方式涉及到不同计算机间的通信问题，且该问题的讨论已超出了本课的通信

16、问题，且该问题的讨论已超出了本课程的范围，因此，本课程不进一步讨论。程的范围，因此，本课程不进一步讨论。（5）网络输入方式）网络输入方式 作业管理的功能作业管理的功能 系统要在许多作业中按一定的策略选取若系统要在许多作业中按一定的策略选取若干个作业，为它们分配必要的资源，让它们能干个作业，为它们分配必要的资源，让它们能够同时执行，称为作业调度。这种控制包括作够同时执行，称为作业调度。这种控制包括作业如何输入到系统中去，当作业被选中后如何业如何输入到系统中去，当作业被选中后如何去控制它的执行，作业执行过程中出现故障后去控制它的执行，作业执行过程中出现故障后又应怎样处理，怎样控制计算结果的输出等。

17、又应怎样处理，怎样控制计算结果的输出等。 作业控制块（作业控制块（JCBJCB）的建立）的建立 系统中往往有成百个作业被收容在磁盘输入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，就必须记录进入系井中，为了管理和调度作业，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一个作统的各作业的情况，系统为每个作业设置一个作业控制块（业控制块（JCB）.它记录了作业的有关信息，不它记录了作业的有关信息，不同系统的同系统的JCB所包含的信息有所不同，这取决系所包含的信息有所不同，这取决系统对作业调度的要求。统对作业调度的要求。JCB是在作业进入系统时由是在作业进入系统时由SPOOL

18、ING系统为其建立的。其内容由作业控制卡（说系统为其建立的。其内容由作业控制卡（说明书）中得到的。明书）中得到的。JCB是作业存在系统的标是作业存在系统的标志，作业进入系统时，则为之建立志，作业进入系统时，则为之建立JCB，当，当作业退出时，则其作业退出时，则其JCB也被撤销。也被撤销。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JCB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

19、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）五、用户接口五、用户接口各种命令接口（用户利用各种命令接口（用户利用这些操作命令来组织和控这些操作命令来组织和控制作业的执行或管理计算制作业的执行或管理计算机系统）机系统）q 联机方式联机方式q 脱机方式脱机方式六、使用操作命令进行作业控制六、使用操作命令进行作业控制 联机控制方式不同于脱机控制方式，它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其它

20、操作方式的命令。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和系统会话，交互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。地控制程序执行和管理计算机系统。1、联机方式、联机方式工作过程是：工作过程是： 用户在系统给出的提示符下敲入特定的用户在系统给出的提示符下敲入特定的命令，直到作业执行结束。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.sys 执行权限管理（这些命令用来控制用执行权限管理（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：户访问系统和读写有关文件的权限）。例如：用户只有在其口令经

21、过系统核准后才能进入用户只有在其口令经过系统核准后才能进入系统。系统。 系统管理。主要用于系统维护、开机与系统管理。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。关机、增加或减少终端用户、计时收费等。一般为系统管理员用。一般为系统管理员用。 文件管理。该类命令被用来管理和控制文件管理。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、终端用户的文件。例如：拷贝、移动、删除、改名等。改名等。 编辑、编译、链接装配和执行编辑命令编辑、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，不同的编辑被用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

22、、插入、器具有不同的命令集合。增加、删除、插入、绘图等。绘图等。 通信。进行远程中断之间的呼叫、连接通信。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以及断开等。从而在主机和终端之间建立会话信道，和主机之间的信息发送与接收、显示、信道，和主机之间的信息发送与接收、显示、编辑等工作。编辑等工作。 资源要求。用户使用该命令向系统中申资源要求。用户使用该命令向系统中申请资源，如申请某台外围设备等。现在操作系请资源，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机处理方式。统中，大都提供批处理方式和联机处理方式。不用编译命令，直接用不用编译命令，直接用RUN。它先

23、编译，后执。它先编译，后执行，减少了人工插入。行，减少了人工插入。 2、脱机方式、脱机方式 脱机方式是用户将作业的执行顺序和出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式或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执行。命令文件中所规定的顺序控制作业的执行。只能等待作业正常执行结束或出错停止之后只能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，以便修改作业内查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。七、分时作业管理七、分时作业管理 分时系统中不存在作业的概念。这是因分时系统中不存在作业的概念。这是因为在分

24、时系统中。每个用户得到的时间片有为在分时系统中。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限，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工作区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执行，而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。程序选择。但进入内存有一个内存分配表。 （1）在分时系统中，对终端作业都采）在分时系统中，对终端作业都采用用“时间片轮转时间片轮转”的方法使每个作业都的方法使每个作业都能在一个能在一个“时间片时间片”的时间内占有处理的时间内占有处理机执行。当一个时间片用完后，它必

25、须机执行。当一个时间片用完后，它必须让出处理机给另一个作业去占有执行。让出处理机给另一个作业去占有执行。（2）一个具有分时兼批处理的计算机系统中，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，把批处理作业称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。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时，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列，而把有关批处理作业的就绪进程排成另一个就绪队列。让终端作业先占有一个就绪

26、队列。让终端作业先占有CPU。若。若无终端作业，才去查批处理作业。使终端作无终端作业，才去查批处理作业。使终端作业用户满意，又能提高效率。业用户满意，又能提高效率。八、终端作业的管理八、终端作业的管理q 命令语言命令语言 q 终端作业的控制终端作业的控制1、命令语言、命令语言 不同的计算机提供给用户使用的操作控制不同的计算机提供给用户使用的操作控制命令是各不相同的，但它们都有一个共同点，命令是各不相同的，但它们都有一个共同点，每一条命令必须含有请求每一条命令必须含有请求“做什么做什么”要求要求“怎么怎么做做”的一些的一些“参数参数”。在有些命令中参数是可以。在有些命令中参数是可以缺省缺省 （1

27、）“注册注册”和和“注销注销”命令。命令。 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求处理一个作业，用户可在终端上控制作业执行。当作业执行完后用户用行。当作业执行完后用户用“LOGOUT”命令要命令要求退出系统，系统就为用户做注销工作。求退出系统，系统就为用户做注销工作。 （2）编辑命令。）编辑命令。 修改用户的文件，用户可以要求对一个文件删去修改用户的文件，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。几行，插入几行，用一串新字符代替指定的字符等。 （3）

28、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，保存一个文列出文件目录，列出一个指定的文件，保存一个文件，删除修改等。件，删除修改等。 （4）调试类命令。）调试类命令。 为用户调试用机器指令编制的程序或汇编语言编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供的手段。如：显示、修改主存单元的内制的程序提供的手段。如：显示、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。试和修改程序提供方便。2、终端作业的控制、终端作业的控制 终端用户在终端上控制作业的执行分为四终端用户在终端上控制作业的执行分

29、为四个阶段：个阶段： （1）终端的连接终端的连接 任何一个终端用户要使用终端时必须使自己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机系统的通道上，所以，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，终端就与系统连接上了。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算远程终端是借助于租用专线或交换线连到计算机系统上。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。借助于以建立终端用户与系统的联系。如借

30、助于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，则重放下电话后就可使用终端；电话不通，则重拨直到连接成功。拨直到连接成功。（2）用户注册）用户注册 当终端与系统在线路上连接后，用户输当终端与系统在线路上连接后，用户输入入“LOGIN”命令，向系统提出要执行一个作命令，向系统提出要执行一个作业。业。 系统首先要识别用户，请用户输入口系统首先要识别用户，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。如果口令不对或资源暂时不能满终端用户。如果口令不对或资

31、源暂时不能满足，则不能接收终端用户。所以，注册过程足，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度。实际上也可看作是对终端作业的作业调度。 （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。的命令语言控制作业的执行。 （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命令通知系统注销。这时系统收回用命令通知系统注销。这时系统收回用户占用的系统资源且让其退出系统。户占用的系统资源且让其退出系统。小结一、作业一、作业作业：作业：用户在一次计算过程中或一次事务处理用户在一次计算过程中或一次事务处理过程中要求计算机系统所做的工作的集合过程中要求计算机系统所做的工作的集合程序程序数据（作业体）数据（作业体）作业说明书（作业控制语言）作