用户接口与作业管理课件教案资料

1、Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理用户接口与作业管理课件Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理教学重点和难点教学重点：教学重点： 系统调用的基本概念系统调用的基本概念 作业调度算法（详细讲解、联系实际）作业调度算法（详细讲解、联系实际）教学难点：教学难点： 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 作业调度算法作业调度算法 Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理第2章用户接口和作业管理Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学

2、院Chapter2 用户接口和作业管理课程引入本章主要探讨两个问题，接口和作业管理。本章主要探讨两个问题，接口和作业管理。 为了方便用户使用计算机，为了方便用户使用计算机，OS必须为用户提供良好的接口；必须为用户提供良好的接口； 为了提高计算机的利用率，产生了支持多个作业处理的系统，为了提高计算机的利用率，产生了支持多个作业处理的系统，系统将采用怎样的处理和调度策略来管理作业，才能达到用系统将采用怎样的处理和调度策略来管理作业，才能达到用户与系统之间的最优效率户与系统之间的最优效率。Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.1 概述2.1.1 2

3、.1.1 作业的基本概念作业的基本概念 OSOS是为用户使用计算机服务的软件，而为用户是为用户使用计算机服务的软件，而为用户服务是通过为用户的作业和进程服务来实现的。服务是通过为用户的作业和进程服务来实现的。Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.1 概述2.1.1 2.1.1 作业的基本概念作业的基本概念 概念概念 作业：作业：是指在一次应用业务处理过程中，从输入开始是指在一次应用业务处理过程中，从输入开始到输出结束，用户要求计算机所做工作的集合。到输出结束，用户要求计算机所做工作的集合。 作业的组成：由用户程序、所需要的数据、作业说作业的组

4、成：由用户程序、所需要的数据、作业说明书三部分组成。明书三部分组成。 作业步：作业步：一个作业的完成通常要经历建立、编译、连一个作业的完成通常要经历建立、编译、连接装配和运行。这些要求计算机处理的相对独立的每步骤叫接装配和运行。这些要求计算机处理的相对独立的每步骤叫做做作业步作业步。一个作业的各个作业步之间是互相联系的，在逻。一个作业的各个作业步之间是互相联系的，在逻辑上是顺序执行的。辑上是顺序执行的。 作业流：作业流：一次有一批作业进入系统，并在操作系统控一次有一批作业进入系统，并在操作系统控制下，一个接一个地进行处理，称之为制下，一个接一个地进行处理，称之为作业流作业流 作业的两种基本类型

5、作业的两种基本类型：批处理作业、交互式作业：批处理作业、交互式作业Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.1 概述2.1.2 2.1.2 用户接口用户接口 人们研究、设计人们研究、设计OSOS的目的就是为了方便用户使的目的就是为了方便用户使用计算机。用户通过用计算机。用户通过OSOS控制和使用计算机，不再与控制和使用计算机，不再与裸机发生直接的关系，这样裸机发生直接的关系，这样OSOS就成为用户和计算机就成为用户和计算机之间的接口。之间的接口。 命令接口命令接口 程序接口（通常由若干系统调用组成）程序接口（通常由若干系统调用组成） 图形接口图形

6、接口Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.2 命令接口2.2.1 2.2.1 联机命令接口联机命令接口1.1.命令的格式和分类命令的格式和分类格式：格式：命令名命令名 参数参数1 1，参数，参数2 2，参数，参数n n操作控制命令类型操作控制命令类型有：系统访问命令有：系统访问命令 ，文件、目录管理命，文件、目录管理命令，编辑修改命令，编译、连接和执行命令，询问命令，操令，编辑修改命令，编译、连接和执行命令，询问命令，操作员专用命令。作员专用命令。例例 color/?,color 3.color/?,color 3.提问：提问：哪种操作系统主

7、要提供了命令接口？哪种操作系统主要提供了命令接口？2.2.命令的接收和解释执行命令的接收和解释执行 - - 交互式系统主要包括：一组联机命令，终端处理程序，交互式系统主要包括：一组联机命令，终端处理程序，命令解释程序命令解释程序答案：DOS。提问：DOS的英文全称是什么？Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.2 命令接口 终端处理程序终端处理程序 配置在终端上的终端处理程序主要用于实现人配置在终端上的终端处理程序主要用于实现人机交互，具有以下机交互，具有以下功能功能： 接收用户从终端上输入的字符接收用户从终端上输入的字符 字符缓冲管理。有字符

8、缓冲管理。有专用缓冲和公用缓专用缓冲和公用缓冲冲 回送显示回送显示 屏幕编辑屏幕编辑 特殊字符处理。特殊字符处理。中断、停止上卷、恢复上中断、停止上卷、恢复上卷卷 Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.2 命令接口 命令解释程序命令解释程序 功能功能：对用户输入的命令进行解释，并：对用户输入的命令进行解释，并转入相应的命令处理程序去执行转入相应的命令处理程序去执行 对命令的处理方法对命令的处理方法： 由命令解释程序直接处理由命令解释程序直接处理 由子进程代为处理。对于比较复杂的命令，如对由子进程代为处理。对于比较复杂的命令，如对一个一个C C

9、源程序，命令解释程序不能处理，此时为源程序，命令解释程序不能处理，此时为终端用户创建一个子进程，并由该子进程运行终端用户创建一个子进程，并由该子进程运行C C编译程序，以处理该源程序。编译程序，以处理该源程序。Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理命令解释程序的程序流程图 Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.2 命令接口2.2.2 2.2.2 脱机命令接口脱机命令接口批处理作业在进入系统前，用户必须用批处理作业在进入系统前，用户必须用“作业控制语作业控制语言言”写好一份作业控制说明书，以告诉写

10、好一份作业控制说明书，以告诉OSOS用户希望如用户希望如何控制作业的执行。在作业执行过程中，用户无法干何控制作业的执行。在作业执行过程中，用户无法干涉。涉。作业控制语言（作业控制语言（JCLJCL） 对用户作业进行组织和管理的对用户作业进行组织和管理的各种控制命令的集合。各种控制命令的集合。作业控制说明书作业控制说明书 是用户用于描述批处理作业处理过程控制意图的一是用户用于描述批处理作业处理过程控制意图的一种特殊程序。用种特殊程序。用JCLJCL书写作业控制说明书，规定书写作业控制说明书，规定OSOS如何如何控制作业的执行。控制作业的执行。Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Ch

11、apter2 用户接口和作业管理2.2 命令接口2.2.2 2.2.2 脱机命令接口脱机命令接口作业控制说明书主要内容作业控制说明书主要内容： 作业的组成：作业的组成：程序程序数据数据作业控制说明书作业控制说明书Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.3 系统调用 提问：提问：哪位同学在编写程序的时候用过哪位同学在编写程序的时候用过系统调用？系统调用？ 答：答：在C语言中，有一个名为“exit”的函数，它意味着程序的结束。编译器会使用系统调用替代它，从而“杀死进程”。Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和

12、作业管理2.3 系统调用 系统调用是操作系统系统调用是操作系统提供给编程人员的唯一接口提供给编程人员的唯一接口。程序。程序员利用系统调用，在源程序级动态请求和释放资源，调用员利用系统调用，在源程序级动态请求和释放资源，调用系统中的功能来完成与机器相关的工作以及控制程序的执系统中的功能来完成与机器相关的工作以及控制程序的执行速度等。行速度等。2.3.1 2.3.1 系统调用的概念系统调用的概念 由操作系统提供，用户程序可以调用的包含特权指令由操作系统提供，用户程序可以调用的包含特权指令的子程序称为的子程序称为“系统功能调用系统功能调用”程序程序，或简称为，或简称为“系统调系统调用用”。如系统调用

13、如系统调用fopenfopen，其参数也许是文件，其参数也许是文件idid、模式（读、模式（读写）写） 系统调用分类系统调用分类 文件操作类、进程控制类、资源申请类、进程通信类、文件操作类、进程控制类、资源申请类、进程通信类、信息维护类信息维护类 Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理Windows系统调用应用程序接口应用程序接口API(application programming interface)API函数调用分类：函数调用分类： 窗口类函数窗口类函数 图形设备接口图形设备接口(GDI)类类 系统服务类系统服务类 国际特性类国际特性类 网

14、络服务类网络服务类Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.3 系统调用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：（曾在研究生入学曾在研究生入学考试时考过考试时考过 ） 系统调用通过非特权指令系统调用通过非特权指令访管指令调用访管指令调用 * *通过软中断进入通过软中断进入 一般的过程调用可直接由调用过程转向被调用过程；一般的过程调用可直接由调用过程转向被调用过程；系统调用通常都是通过软中断机制转向相应的命令处理程系统调用通常都是通过软中断机制转向相应的命令处理程序序 * *运行在不同的处理器状态运行在不同的处理器状态 一般的过

15、程调用，其调用程序和被调用程序都运行在一般的过程调用，其调用程序和被调用程序都运行在相同的处理器状态相同的处理器状态 ；系统调用的调用程序运行在目态，而；系统调用的调用程序运行在目态，而被调用程序则运行在管态被调用程序则运行在管态 * *处理器状态的转换处理器状态的转换 一般的过程调用不涉及系统状态的转换；系统调用需一般的过程调用不涉及系统状态的转换；系统调用需要系统状态转换要系统状态转换 Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.3 系统调用* *返回问题返回问题 一般的过程调用在被调用过程执行完后，一般的过程调用在被调用过程执行完后，将返回到

16、调用过程继续执行；系统调用不一将返回到调用过程继续执行；系统调用不一定返回原调用过程定返回原调用过程* *嵌套调用嵌套调用 像一般过程一样，系统调用也允许嵌套像一般过程一样，系统调用也允许嵌套调用，但对嵌套调用的深度都有一定的限制调用，但对嵌套调用的深度都有一定的限制Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.3 系统调用2.3.2 2.3.2 系统调用的处理过程系统调用的处理过程 基本概念基本概念 在系统中为控制系统调用服务的机构称为在系统中为控制系统调用服务的机构称为陷入或异常陷入或异常处理机构处理机构 由于系统调用引起处理机中断的指令称为由于

17、系统调用引起处理机中断的指令称为陷入或异常陷入或异常指令（或称访管指令）指令（或称访管指令）每个系统调用都对应一个事先给定的功能号每个系统调用都对应一个事先给定的功能号为了实现系统调用，系统设计人员还必须为实现各种为了实现系统调用，系统设计人员还必须为实现各种系统调用功能的子程序编写入口地址表，每个入口地系统调用功能的子程序编写入口地址表，每个入口地址都与相应的系统程序名对应起来址都与相应的系统程序名对应起来 Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理中断时的CPU轨迹 Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作

18、业管理2.3 系统调用 系统调用的执行过程大体上分成以下三步系统调用的执行过程大体上分成以下三步 设置系统调用号和参数设置系统调用号和参数 系统调用命令的一般性处理系统调用命令的一般性处理 设置了系统调用号和参数后，可执行一条系统调用命名。设置了系统调用号和参数后，可执行一条系统调用命名。MS-DOSMS-DOS中是执行中是执行INT 21INT 21中断。中断。 先保护现场，将现场数据压入堆栈，再将用户定义的参先保护现场，将现场数据压入堆栈，再将用户定义的参数传送到指定的地方保护。数传送到指定的地方保护。 系统调用命令处理程序做具体处理系统调用命令处理程序做具体处理Page 计算机科学与工程

19、学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理系统调用实现过程示例系统调用实现过程示例 Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理本讲练习 用户程序在用户态下要使用特权指令引起和中断属于（）用户程序在用户态下要使用特权指令引起和中断属于（） A.硬件故障中断硬件故障中断 B.程序中断程序中断 C.外部中断外部中断 D.方管中断方管中断 处理器执行的指令被分为两类，其中一类称为特权指令，它处理器执行的指令被分为两类，其中一类称为特权指令，它只允许（）只允许（） A.操作员操作员 B.联机用户联机用户 C.目标程序目标程序 D.操作系统操作

20、系统解析：解析：D。在用户态下使用特权指令，会产生由用户态转。在用户态下使用特权指令，会产生由用户态转向核心切换，产生访管中断。向核心切换，产生访管中断。解析：解析：D。内核可执行处理器能执行的任何指令，用户程。内核可执行处理器能执行的任何指令，用户程序只能执行除特权指令以外的指令。所以特权指令只能由序只能执行除特权指令以外的指令。所以特权指令只能由内核即内核即OS使用。使用。Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理 系统调用是由操作系统提供给用户的，它（系统调用是由操作系统提供给用户的，它（B）A.直接通过键盘交互方式使用直接通过键盘交互方式使用

21、 B.只能通过用户程序间接使用只能通过用户程序间接使用C.是命令接口中的命令是命令接口中的命令 D.与系统的命令一样与系统的命令一样 【2010年计算机联考真题】下列选项中，操作系统提供给年计算机联考真题】下列选项中，操作系统提供给应用的接口是（）应用的接口是（）A.系统调用系统调用 B.中断中断 C.库函数库函数 D.子程序子程序解析：解析：A。操作系统接口主要有命令接口和程序接口，其。操作系统接口主要有命令接口和程序接口，其中程序接口又称为系统调用。中程序接口又称为系统调用。库函数是高级语言中提供的与系统调用对应的函数（也有库函数是高级语言中提供的与系统调用对应的函数（也有些库函数与系统调

22、用无关），目的是隐藏些库函数与系统调用无关），目的是隐藏“访管访管”指令的指令的细节，使系统调用更方便、抽象。但要注意，库函数属于细节，使系统调用更方便、抽象。但要注意，库函数属于用户程序而非系统调用，是系统调用的上层。用户程序而非系统调用，是系统调用的上层。Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理 操作系统提供给编程人员的接口是（操作系统提供给编程人员的接口是（C）A.库函数库函数 B.高级语言高级语言 C.系统调用系统调用 D.子程序子程序 系统调用的目的是（）系统调用的目的是（）A.请求系统服务请求系统服务 B.中止系统服务中止系统服务 C.

23、申请系统资源申请系统资源 D.释放系统资源释放系统资源解析：解析：C。操作系统提供给编程人员的接口是程序接口，。操作系统提供给编程人员的接口是程序接口，也就是系统调用也就是系统调用 。解析：解析：A。操作系统不允许用户直接操作各种硬件资源，。操作系统不允许用户直接操作各种硬件资源，因此用户程序只能通过系统调用的方式来请求内核为其服因此用户程序只能通过系统调用的方式来请求内核为其服务，间接地使用各种资源务，间接地使用各种资源 。Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理一分钟练习操作系统与用户通信接口通常不包括（）操作系统与用户通信接口通常不包括（）A

24、.Shell B.命令解释器命令解释器 C.广义指令广义指令 D.缓存管理指令缓存管理指令解析：解析：D。广义指令就是系统调用命令，而命令解释器属。广义指令就是系统调用命令，而命令解释器属于命令接口，于命令接口，shell指命令解释器指命令解释器 。系统中的缓存全部由。系统中的缓存全部由操作系统管理，对用户是透明的，操作系统不提供管理系操作系统管理，对用户是透明的，操作系统不提供管理系统缓存的系统调用统缓存的系统调用Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理本次课结束语回顾本次课所讲内容回顾本次课所讲内容 作业：课后习题作业：课后习题2、6 Page

25、 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.4 作业管理 q引入引入 用户如何提交作业，用户如何提交作业，OSOS又如何调度作业运行，这又如何调度作业运行，这些都是作业管理的范畴。些都是作业管理的范畴。q作业管理的基本功能：作业管理的基本功能：作业调度作业调度作业控制（包括：作业如何输入到计算机，当作业被选作业控制（包括：作业如何输入到计算机，当作业被选中后如何控制其执行，在执行进如何处理故障，怎样控中后如何控制其执行，在执行进如何处理故障，怎样控制计算结果的输出）制计算结果的输出）q作业的构成：作业的构成：程序、数据和作业说明书。程序、数据和作业说明书。

26、 Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.4 作业管理 2.4.1 2.4.1 作业控制块和作业表作业控制块和作业表1.1.作业控制块（作业控制块（JCBJCB）JCBJCB是批处理作业存在的标志，其中保存了系统对是批处理作业存在的标志，其中保存了系统对于作业进行管理所需要的全部信息，它们被保存于于作业进行管理所需要的全部信息，它们被保存于磁盘区域中。磁盘区域中。 作业控制块中包括的内容作业控制块中包括的内容 1.1.作业本身的内容，如作业的名字、程序作者名作业本身的内容，如作业的名字、程序作者名字、创建时间等字、创建时间等 Page 计算机科

27、学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.4 作业管理 2. 2.为实现作业调度所需的信息，如作业本身的优为实现作业调度所需的信息，如作业本身的优先数、现在所处的状态处理机的时间等。先数、现在所处的状态处理机的时间等。 3.3.作业使用的资源要求，如作业所需内存的大小、作业使用的资源要求，如作业所需内存的大小、打印机、磁带机等。打印机、磁带机等。 4.4.系统指示单元，如该作业所在外存中的起址和系统指示单元，如该作业所在外存中的起址和长度等信息长度等信息 Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理练习作业在系统中存在与否

28、的唯一标志是（作业在系统中存在与否的唯一标志是（ ）Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.4 作业管理 2.2.作业表作业表 所有作业的作业控制块构成一个表，称所有作业的作业控制块构成一个表，称为为作业表作业表 作业表存放在外存固定区域中，其长度作业表存放在外存固定区域中，其长度是固定的，这就限制了系统所能同时容纳的是固定的，这就限制了系统所能同时容纳的作业数量作业数量Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.4 作业管理 2.4.2 2.4.2 作业的建立作业的建立 包括两个子过程包括两个子过

29、程：建立：建立JCBJCB输入作业输入作业1. 1. 作业控制块的建立作业控制块的建立建立建立JCBJCB就是申请分得和填写一张空白的就是申请分得和填写一张空白的JCBJCB表的过程表的过程Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.4 作业管理2.2.作业的输入作业的输入三种输入方式：三种输入方式： 脱机输入方式脱机输入方式 SPOOLINGSPOOLING系统的输入方式系统的输入方式 直接耦合方式直接耦合方式Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理 （1）脱机输入方式）脱机输入方式 什么是联机输入方

30、式？什么是联机输入方式？外围设备直接和主机相连外围设备直接和主机相连。 脱机输入方式（预输入方式）脱机输入方式（预输入方式）低档机输入作业低档机输入作业后援存储器（如磁盘）后援存储器（如磁盘）对接到主机。对接到主机。脱机输入解决了快速输入输出的问题，提高了资源利用脱机输入解决了快速输入输出的问题，提高了资源利用率，但是要以牺牲低档机为代价。还需要用户干预。率，但是要以牺牲低档机为代价。还需要用户干预。Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理（2）SPOOLing系统输入方式引入两道程序控制输入输出：引入两道程序控制输入输出： 控制输入的程序。利用系

31、统中的一道程序来模拟脱机输控制输入的程序。利用系统中的一道程序来模拟脱机输入时的入时的外围控制机外围控制机的功能，把低速的功能，把低速I/OI/O设备上的数据传送设备上的数据传送到高速磁盘上；到高速磁盘上；控制输出的程序。再用另一道程序来模拟脱机输出时外控制输出的程序。再用另一道程序来模拟脱机输出时外围控制机的功能，把数据从磁盘传送到低速输出设备上。围控制机的功能，把数据从磁盘传送到低速输出设备上。工作原理：在主机的直接控制下，实现脱机输入、输出功工作原理：在主机的直接控制下，实现脱机输入、输出功能。此时的外围操作与能。此时的外围操作与CPUCPU对数据的处理同时进行，我们对数据的处理同时进行

32、，我们把这种在联机情况下实现的外部设备联机并行操作称为把这种在联机情况下实现的外部设备联机并行操作称为SPOOLingSPOOLing （Simultaneous Peripheral Operation On-Simultaneous Peripheral Operation On-LineLine）Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理输入井和输出井输入井和输出井：这是在磁盘上开辟的两个大存储空间。输入井是模拟脱机输入时的磁盘，输出井是模拟脱机输出时的磁盘。逻辑设备是依据软件系统的逻辑而命名的设备。例如，C盘，D盘。Page 计算机科学与工程

33、学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理（3）直接耦合方式工作原理：工作原理：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，省去了在脱机输入中靠人工干预来传递后援存储器的过程。Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理直接耦合方式 主机与卫星机分工明确：主机与卫星机分工明确： 主机计算，卫星机I/O注：注：卫星机一般是低档PC机。Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理直接耦合方式优点：既保留了脱机输入快速输入的优点，又优点：既保留了脱机输入快速输入的优点，又克服

34、其人工干预的缺点且具有较强的、灵活克服其人工干预的缺点且具有较强的、灵活的输入方式。的输入方式。Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.4 作业管理 由于内存容量有限，在系统中等待的作业不能全部同时被装入内存，应根据一定的调度策略，选择一部分作业执行。 作业调度 主要功能是审查系统能否满足用户作业的资源要求以及按照一定的算法选取作业。 调度的关键在选择适当的算法。 2.4.12.4.1作业控制块和作业表作业控制块和作业表2.4.22.4.2作业的建立作业的建立2.4.3 2.4.3 批处理作业的调度批处理作业的调度Page 计算机科学与工程学院

35、计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.4 作业管理1.1.作业调度要考虑的因素及性能衡量的指标作业调度要考虑的因素及性能衡量的指标 选取调度算法应考虑的主要因素选取调度算法应考虑的主要因素 公平性、均衡使用资源、吞吐率、平衡系统和用公平性、均衡使用资源、吞吐率、平衡系统和用户的要求户的要求 作业调度性能衡量的指标作业调度性能衡量的指标 - - CPUCPU利用率：利用率：CPUCPU是最重要最昂贵的资源之一，是最重要最昂贵的资源之一，应尽可能使应尽可能使CPUCPU保持保持“忙忙”状态，使这一资源利用就状态，使这一资源利用就绪最高。绪最高。 - - 吞吐量：吞吐量：单位时

36、间内单位时间内CPUCPU完成作业的数量，完成作业的数量，长作业降低吞吐量，短作业提高吞吐量。调度算法和长作业降低吞吐量，短作业提高吞吐量。调度算法和方式的不同，对吞吐量产生较大影响。方式的不同，对吞吐量产生较大影响。 Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.4 作业管理1.1.作业调度要考虑的因素及性能衡量的指标作业调度要考虑的因素及性能衡量的指标 选取调度算法应考虑的主要因素选取调度算法应考虑的主要因素 公平性、均衡使用资源、吞吐率、平衡系统和用公平性、均衡使用资源、吞吐率、平衡系统和用户的要求户的要求 作业调度性能衡量的指标作业调度性能衡

37、量的指标 - - 周转时间周转时间: :是指从作业提交到作业完成所经是指从作业提交到作业完成所经历的时间，包括作业等待、在就绪队列中排队、在处历的时间，包括作业等待、在就绪队列中排队、在处理机运行，以及进行输入理机运行，以及进行输入/ /输出操作所花费时间的总输出操作所花费时间的总和。和。 周转时间周转时间= =作业完成时间作业完成时间- -作业提交时间作业提交时间 - - 平均周转时间平均周转时间：所有作业的周转时间的平均：所有作业的周转时间的平均值。假定作业值。假定作业i i的周转时间定义为的周转时间定义为TiTi，平均周转时间，平均周转时间定义为定义为nTTnii1)(1Page 计算机

38、科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.4 作业管理 - 带权周转时间是指作业周转时间与作业实际运行时间的比值（参考“王道考研”）。带权周转时间=周转时间/运行时间 是指作业的相对等待时间，作该指标能更科学衡量作业的等待情况。Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.4 作业管理 - 平均带权周转时间的周转时间为作业iTinrTWniii1)(1的运行时间为作业iir是指多个作业带权周转时间的平均值：平均带权周转时间=（作业1的带权周转时间+ 作业n的带权周转时间）平均带权周转时平均带权周转时间，用于比较不间，用

39、于比较不同调度算法的优同调度算法的优劣。劣。Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.作业调度算法作业调度算法Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.4 作业管理2.2.作业调度算法作业调度算法下面介绍一些常用的调度算法。下面介绍一些常用的调度算法。Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.4 作业管理（1 1）先来先服务算法）先来先服务算法 算法算法：按照作业进入系统的先后次序来挑选作业，：按照作业进入系统的先后次序来挑选作业，先进入系统的作业优先

40、被挑选先进入系统的作业优先被挑选 优点优点：算法容易实现：算法容易实现 缺点缺点：效率不高、不利于短作业：效率不高、不利于短作业Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理T=(T1+T2+T3+T4)/4=1.725W=(W1+W2+W3+W4)/4=6.87510.0 10.5 2.0 4.010.5 10.6 1.6 16.010.6 10.8 1.3 6.5Wi=Ti/TrPage 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.4 作业管理（2 2）最短作业优先算法）最短作业优先算法 算法算法：总是选取计算时间

41、最短的作业投：总是选取计算时间最短的作业投入运行入运行 优点优点：算法容易实现，缩短了平均周转：算法容易实现，缩短了平均周转时间，提高了系统的吞吐能力时间，提高了系统的吞吐能力 缺点缺点：忽视了作业等待时间，计算时间：忽视了作业等待时间，计算时间靠用户估计，以判断谁是当前最短作业。靠用户估计，以判断谁是当前最短作业。Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理作业作业提交时间提交时间Ts运行时间运行时间Tr开始时间开始时间Tb完成时间完成时间TcTiWi18.02.028.50.539.00.149.50.2作业作业提交时间提交时间Ts运行时间运行时间

42、Tr开始时间开始时间Tb完成时间完成时间TcTiWi18.02.0810.02128.50.510.310.82.34.639.00.110.010.11.11149.50.210.110.30.84T=1.55W=5.15注意：注意：0.“最短最短”指当前等待的作业（指当前等待的作业（不一定是所有作业）中最短的）中最短的一个，有些作业此时可能还没到达。一个，有些作业此时可能还没到达。1.第一个作业总是能最先执行，其余作业再按第一个作业总是能最先执行，其余作业再按“最短作业优最短作业优先算法先算法”执行。执行。2.一个作业完成后，在选择下一作业时，该作业必须已经提一个作业完成后，在选择下一作业

43、时，该作业必须已经提交，再按最短作业优先策略交，再按最短作业优先策略Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.4 作业管理（3 3）响应比最高者优先算法）响应比最高者优先算法 算法算法：响应比响应比= =（等待时间（等待时间+ +计算时间）计算时间）/ /计算时间计算时间，作业，作业调度时总是选取响应比高的作业投入运行调度时总是选取响应比高的作业投入运行 优点优点：既照顾了短作业，考虑了系统的吞吐量，又考虑：既照顾了短作业，考虑了系统的吞吐量，又考虑了不使长作业长时间等待了不使长作业长时间等待 缺点缺点：响应比所用计算时间仍是用户的估计时间：响应

44、比所用计算时间仍是用户的估计时间Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理作作业业提交时间提交时间Ts运行时间运行时间Tr开始时间开始时间Tb完成时间完成时间TcRpTiWi18.02.08.010.012128.50.539.00.149.50.2作作业业提交时间提交时间Ts运行时间运行时间Tr开始时间开始时间Tb完成时间完成时间TcRpTiWi18.02.08.010.012128.50.510.110.63.22.14.239.00.110.010.1101.11149.50.210.610.85.51.36.5T=1.625W=5.675响应

45、比Rp （作业等待时间+作业运行时间）作业运行时间 作业等待时间作业运行时间响应比=1+(10-8.5)/0.5=4响应比=1+(10-9)/0.1=11响应比=1+(10-9.5)/0.2=3.5Page 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院Chapter2 用户接口和作业管理2.4 作业管理（4 4）优先数调度算法）优先数调度算法 算法算法：每次总是选择优先数高的作业：每次总是选择优先数高的作业 优先数的确定优先数的确定：一种是用户自己提出一种是用户自己提出；一种是由系统综合；一种是由系统综合考虑有关因素来确定考虑有关因素来确定（5 5）分类调度算法）分类调度算法 算法算法：根据系统运行情况和作业属性将作业分类，作业调：根据系统运行情况和作业属性将作业分类，作业调度时轮流从这些不同的作业类中挑选作业度时轮流从这些不同的作业类中挑选作业 目标目标：力求均衡地利用各种系统资源，发挥