第3章作業(yè)管理

.,第3章作業(yè)管理,教師：鄭麗琴,.,操作系統(tǒng)的任務(wù)有兩方面：用戶能方便地使用計(jì)算機(jī)，以實(shí)現(xiàn)自己所需要的功能；在系統(tǒng)內(nèi)部對(duì)用戶進(jìn)行控制并安排用戶作業(yè)的運(yùn)行。這就是作業(yè)管理的主要任務(wù)，它包括用戶接口，資源管理、作業(yè)調(diào)度和用戶管理等內(nèi)容。,.,3.1用戶接口概述,為了使用戶能夠方便地使用操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)又想用戶提供了用戶與操作系統(tǒng)接口，簡(jiǎn)稱為用戶接口。用戶接口是操作系統(tǒng)提供給用戶使用計(jì)算機(jī)功能的手段，包括用戶想要計(jì)算機(jī)完成而計(jì)算機(jī)又能夠?qū)崿F(xiàn)的所有功能，如用戶注冊(cè)登錄文件處理等。操作系統(tǒng)的用戶接口有多種形式，一種是通過(guò)命令形式供用戶使用，稱為命令接口，供給用戶在終端上使用；另一種片那個(gè)是系統(tǒng)調(diào)用形式，提供給用戶在編程時(shí)使用，又稱為程序接口。還有圖形接口。,.,3.2命令接口,當(dāng)今所有計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)都向用戶提供命令接口。命令接口分為聯(lián)機(jī)命令接口和脫機(jī)命令接口兩種。,.,3.2.1聯(lián)機(jī)命令接口,聯(lián)機(jī)命令接口提供一組聯(lián)機(jī)命令，以實(shí)現(xiàn)用戶與計(jì)算機(jī)之間的交互，即允許用戶在終端上鍵入命令運(yùn)行，以獲得操作系統(tǒng)的服務(wù)，并控制自己程序的運(yùn)行。用戶在終端上鍵入命令時(shí)，操作系統(tǒng)的終端處理程序接受該命令，并回顯在終端屏幕上，每一條命令輸入完畢，由命令解釋程序進(jìn)行分析，并轉(zhuǎn)到相應(yīng)命令的處理程序。即聯(lián)機(jī)命令接口一般包括：一組聯(lián)機(jī)命令、終端處理程序和命令解釋程序。,.,1.聯(lián)機(jī)命令的類型,根據(jù)命令所完成的功能，可以把聯(lián)機(jī)命令分為如下幾類：系統(tǒng)訪問(wèn)類、磁盤操作類、目錄操作類、文件操作類、通信類和其他命令。,.,系統(tǒng)訪問(wèn)類：即系統(tǒng)注冊(cè)登錄命令login，是多用戶系統(tǒng)必須有的命令。磁盤操作類：一般提供磁盤初始化、格式化命令、磁盤復(fù)制、比較命令以及備份與恢復(fù)命令。目錄操作類：如建立子目錄、顯示目錄、刪除目錄、改變目錄、顯示目錄結(jié)構(gòu)命令等。文件操作類：顯示文本文件內(nèi)容命令、復(fù)制文件、移動(dòng)文件、刪除文件、文件重命名命令等。通信類：多用戶操作系統(tǒng)一般都提供通信類命令，讓人、不同用戶之間可以進(jìn)行通信。通信類命令至少包括一條發(fā)送命令和一條接收命令。其他命令：除了上述幾類命令，操作系統(tǒng)一般還要提供：設(shè)置和獲取系統(tǒng)日期、時(shí)間命令、輸入輸出重定向命令、管道連接命令、過(guò)兩次命令和批命令等。,.,2.鍵盤終端處理程序,鍵盤終端處理程序應(yīng)具有以下功能：接收用戶鍵入的字符：接收用戶從終端輸入的字符并傳給用戶程序。字符緩沖：緩沖區(qū)用來(lái)暫存用戶從終端輸入的字符?？梢圆捎脤Ｓ镁彌_和公用緩沖方式之一專用緩沖：系統(tǒng)為每個(gè)終端設(shè)置一個(gè)專用緩沖區(qū)公用緩沖方式：設(shè)置一個(gè)由多個(gè)大小相等的緩沖區(qū)組成的公用緩沖池，讓所有終端共享?；厮惋@示：屏幕編輯：特殊字符處理：,.,3.命令解釋程序,命令解釋程序是放在最高層的，以便用戶交互使用。它的主要功能是對(duì)用戶輸入的命令進(jìn)行解釋，然后轉(zhuǎn)到想要的處理程序去執(zhí)行。Dos的命令解釋程序是command。Com，unix是shell程序。Ms-dos的命令解釋程序的工作流程看書上p79.,.,3.2.2脫機(jī)命令接口,脫機(jī)命令接口是操作系統(tǒng)命令接口的另一種方式，是批處理操作必須使用的接口。早期批處理系統(tǒng)中提供的是作業(yè)控制語(yǔ)言jcb。操作系統(tǒng)還允許用戶將若干條命令編制成一個(gè)命令文件，稱為批處理文件，批處理文件被當(dāng)成一個(gè)命令處理，是真正的脫機(jī)控制方式。,.,3.2.3shell命令語(yǔ)言,Unix和linux操作系統(tǒng)在核心之外，使用shell作為最外層，作為用戶使用操作系統(tǒng)的接口，也成為外殼。Shell既提供交互式命令（聯(lián)機(jī)命令接口），也是一種編程語(yǔ)言（脫機(jī)命令接口），可以利用shell命令構(gòu)成一個(gè)文件，稱為shell過(guò)程。Shell也包括命令解釋程序。當(dāng)用戶登錄成功，既進(jìn)入shell的命令界面后，用戶可以通過(guò)直接輸入命令及命令參數(shù)來(lái)交互以實(shí)現(xiàn)不同的功能和任務(wù)，也可以先編寫shell構(gòu)成，再通過(guò)shell過(guò)程投機(jī)控制任務(wù)的運(yùn)行。,.,Linux的幾大類shell命令,有關(guān)進(jìn)程及進(jìn)程管理有關(guān)文件管理有關(guān)用戶和用戶管理有關(guān)硬盤管理和文件壓縮有關(guān)網(wǎng)絡(luò)其他,.,3.3圖形接口,Windows操作系統(tǒng)的圖形用戶接口通過(guò)桌面，圖標(biāo)、窗口、對(duì)話框等對(duì)象讓用戶來(lái)使用操作系統(tǒng)的功能。,.,3.1桌面、窗口、圖標(biāo)和任務(wù)欄,桌面：windows操作系統(tǒng)的桌面供多任務(wù)共享，每個(gè)任務(wù)擁有一個(gè)自己的窗口來(lái)顯示其運(yùn)行的情況，并可以通過(guò)窗口對(duì)任務(wù)的運(yùn)行進(jìn)行控制。桌面上海可以防止一些代表可以運(yùn)行的任務(wù)的笑圖像，稱為圖標(biāo)，通過(guò)點(diǎn)擊桌面上的圖標(biāo)可以方便用戶更快捷的啟動(dòng)任務(wù)運(yùn)行，桌面下方顯示一個(gè)長(zhǎng)條叫任務(wù)欄。,.,圖標(biāo)：是代表一個(gè)對(duì)象的小圖像，實(shí)際上市最小化的窗口，雙擊可以打開圖標(biāo)達(dá)標(biāo)的任務(wù)窗口。任務(wù)欄和開始按鈕：任務(wù)欄的目的是幫助用戶快速啟動(dòng)常用的任務(wù)，便于進(jìn)行多任務(wù)之間的切換。窗口：是windows操作系統(tǒng)最重要的對(duì)象，熟悉是呀windows創(chuàng)作新人，必須首先熟悉窗口對(duì)象，了解窗口的組成元素及其使用方法。,.,3.3.2菜單控制方式,菜單控制方式將操作系統(tǒng)的功能進(jìn)行劃分，然后在進(jìn)行更小類型的劃分，直到落實(shí)到每一個(gè)具體的功能。菜單控制的好處是：由于菜單列表一目了然，直觀易懂，用戶不在需要書記任何命令或者編程語(yǔ)言，只需要在菜單的提示下進(jìn)行選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，程序運(yùn)行的中間及最終結(jié)果都是直接顯示在指定的輸出界面上，由于菜單控制的直觀特點(diǎn)，沒(méi)有受過(guò)訓(xùn)練的用戶都可以直接使用計(jì)算機(jī)，為計(jì)算機(jī)的快速普及立下功勞。,.,3.4系統(tǒng)調(diào)用,除了上述提供給普通用戶的命令接口和圖形界面外，操作系統(tǒng)還向編程人員提供了一種能夠完成系統(tǒng)底層操作的接口程序接口，程序接口通常由操作系統(tǒng)提供的各種類型的系統(tǒng)調(diào)用所組成，因此說(shuō)系統(tǒng)調(diào)用提供了用戶程序和操作系統(tǒng)之間的接口，應(yīng)用程序通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用請(qǐng)求操作系統(tǒng)的服務(wù)，即程序接口是用戶程序取得操作系統(tǒng)服務(wù)的唯一途徑。,.,3.4.1系統(tǒng)調(diào)用的基本概念,1.系統(tǒng)調(diào)用：其實(shí)是對(duì)操作系統(tǒng)已經(jīng)編制好的能實(shí)現(xiàn)與機(jī)器硬件部分相關(guān)的工作的控制和管理程序的調(diào)用執(zhí)行，這些程序是操作系統(tǒng)程序模塊的一部分，是操作系統(tǒng)的子功能。為了安全起見(jiàn)，用戶不能對(duì)它們進(jìn)行直接的調(diào)用，而是通過(guò)操作系統(tǒng)的特殊入口地址來(lái)達(dá)到調(diào)用這些程序的目的的。,.,系統(tǒng)調(diào)用與一般過(guò)程調(diào)用的區(qū)別：運(yùn)行在不同的系統(tǒng)狀態(tài)；一般過(guò)程調(diào)用是用戶程序調(diào)用用戶程序或系統(tǒng)程序調(diào)用系統(tǒng)程序，因此調(diào)用前后均處于相同的運(yùn)行態(tài)；系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序調(diào)用操作系統(tǒng)程序，會(huì)使系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)從用戶態(tài)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)態(tài)。系統(tǒng)調(diào)用返回時(shí)則會(huì)使系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)從系統(tǒng)態(tài)轉(zhuǎn)換為用戶態(tài)。通過(guò)軟中斷進(jìn)入：一般通過(guò)軟中斷機(jī)制，先從用戶狀態(tài)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)態(tài)，再執(zhí)行相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用子程序。系統(tǒng)調(diào)用的返回與一般過(guò)程調(diào)用的返回頁(yè)不同，嵌套調(diào)用的層數(shù)限制也不同。,.,3.4.2系統(tǒng)調(diào)用的類型,進(jìn)程控制類系統(tǒng)調(diào)用文件操縱類系統(tǒng)調(diào)用通信管理系統(tǒng)維護(hù),.,3.4.3系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn),不同操作系統(tǒng)其系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)方式也會(huì)不同，但一般系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行會(huì)先設(shè)置系統(tǒng)調(diào)用號(hào)和參數(shù)，然后執(zhí)行一條系統(tǒng)調(diào)用命令，如dos中執(zhí)行int21h軟中斷，轉(zhuǎn)向相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用處理程序執(zhí)行。操作系統(tǒng)中一般配置一張系統(tǒng)調(diào)用入口表，每個(gè)表項(xiàng)對(duì)于一條系統(tǒng)調(diào)用命令，包含該命令的參數(shù)、處理程序入口地址等，操作系統(tǒng)通過(guò)查找系統(tǒng)調(diào)用入口表，可以很方便的事項(xiàng)系統(tǒng)調(diào)用的處理。,.,3.5作業(yè)管理,作業(yè)時(shí)用戶交給計(jì)算機(jī)運(yùn)行的具有獨(dú)立功能的任務(wù)。用戶輸入一條命令或運(yùn)行一段程序都代表一個(gè)作業(yè)步。作業(yè)在系統(tǒng)中也是動(dòng)態(tài)的，從作業(yè)場(chǎng)上到作業(yè)消失的整個(gè)過(guò)程中，作業(yè)變得狀態(tài)跟著系統(tǒng)的運(yùn)作而發(fā)生變化。,.,3.5作業(yè)管理,作業(yè)管理的基本功能？作業(yè)調(diào)度？系統(tǒng)要在多個(gè)作業(yè)中按一定的策略選取若于個(gè)作業(yè),為它們分配必要的資源,讓它們能夠同時(shí)執(zhí)行.作業(yè)控制,.,作業(yè)的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換,提交狀態(tài)：用戶向系統(tǒng)讀入程序。后備狀態(tài)：用戶將提交的作業(yè)送到“輸入井”中存放，以備讀入內(nèi)存。執(zhí)行狀態(tài)：用戶作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，并在CPU上運(yùn)行。完成或停止?fàn)顟B(tài)：作業(yè)處理完畢，任務(wù)結(jié)束。,.,作業(yè)的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換,.,作業(yè)的輸入和輸出,批量作業(yè)的組成?作業(yè)申請(qǐng)作業(yè)情況資源要求作業(yè)體,.,作業(yè)的輸入和輸出,將作業(yè)程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說(shuō)明書從輸入設(shè)備（例如鍵盤）輸入到外存，并形成初始信息,作業(yè)輸入方式聯(lián)機(jī)輸入方式脫機(jī)輸入方式SPOOLing系統(tǒng),.,作業(yè)的調(diào)度,作業(yè)控制塊JCB作業(yè)存在的唯一標(biāo)志,作業(yè)標(biāo)知用戶名稱用戶帳號(hào)調(diào)度信息資源需求作業(yè)狀態(tài)作業(yè)類別輸入井地址輸出井地址進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)間開始處理時(shí)間作業(yè)完成時(shí)間作業(yè)退出時(shí)間資源使用情況,.,系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo),系統(tǒng)的處理能力系統(tǒng)資源的利用率算法對(duì)所有作業(yè)的”公平合理”性,亦即使所有用戶感到滿意.,.,設(shè)計(jì)調(diào)度算法時(shí)應(yīng)考慮的因素：,調(diào)度算法應(yīng)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)保持一致注意系統(tǒng)資源均衡使用平衡系統(tǒng)和用戶的要求,.,常用的作業(yè)調(diào)度算法,先來(lái)先服務(wù)算法最短作業(yè)優(yōu)先算法響應(yīng)比高者優(yōu)先算法響應(yīng)時(shí)間：作業(yè)從提交第一個(gè)請(qǐng)求到產(chǎn)生第一次響應(yīng)所用的時(shí)間.,.,先來(lái)先服務(wù)算法,.,響應(yīng)比,響應(yīng)比R=作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間/作業(yè)處理時(shí)間=（作業(yè)處理時(shí)間+作業(yè)等待時(shí)間）/作業(yè)處理時(shí)間=1+（作業(yè)等待時(shí)間/作業(yè)處理時(shí)間）,.,調(diào)度算法性能的衡量,作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間假定某一作業(yè)進(jìn)入“輸入井”的時(shí)間為Si，它被選中執(zhí)行，運(yùn)行結(jié)束時(shí)的時(shí)間為Ei周轉(zhuǎn)時(shí)間為TiEiSi則作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為：n為作業(yè)數(shù),.,平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間,帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間W：能夠合理反映作業(yè)長(zhǎng)短差別的指標(biāo)。W=T/R（R-實(shí)際運(yùn)行時(shí)間）平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間：,.,作業(yè)調(diào)度算法應(yīng)用例子,.,先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法計(jì)算結(jié)果,.,最短作業(yè)優(yōu)先作業(yè)算法計(jì)算結(jié)果,.,最高響應(yīng)比優(yōu)先作業(yè)算法計(jì)算結(jié)果,.,對(duì)于下列三個(gè)作業(yè)，采用不可搶占式調(diào)度方式，請(qǐng)用先來(lái)先服務(wù)和短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法,分別計(jì)算它們的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間。,.,同樣，對(duì)以上這三個(gè)作業(yè)，若調(diào)度在一個(gè)時(shí)間單位以后才開始，再采用短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法，其平均周轉(zhuǎn)時(shí)間又如何？,.,解：(1)先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法。作業(yè)1的周轉(zhuǎn)時(shí)間：80=8h；作業(yè)2的周轉(zhuǎn)時(shí)間：120.4=11.6h；作業(yè)3的周轉(zhuǎn)時(shí)間：131.0=12h；所以作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間T=(8+11.6+12)/310.53h,.,(2)短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法。作業(yè)1的周轉(zhuǎn)時(shí)間：80=8h；作業(yè)2的周轉(zhuǎn)時(shí)間：91.0=8h；作業(yè)3的周轉(zhuǎn)時(shí)間：130.4=12.6h；所以作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間T=(8+8+12.6)/39.53h,.,(3)若調(diào)度在一個(gè)時(shí)間單位以后才開始，采用短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法。作業(yè)1的周轉(zhuǎn)時(shí)間：140=14h；作業(yè)2的周轉(zhuǎn)時(shí)間：60.4=5.6h；作業(yè)3的周轉(zhuǎn)時(shí)間：21.0=1h；所以作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間T=(14+5.6+1)/36.87h,.,多道批處理系統(tǒng)調(diào)度算法,優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法均衡調(diào)度算法,.,均衡調(diào)度算法(分類排隊(duì)算法)基本思想：根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況和作業(yè)屬性將作業(yè)分類輪流從不同的作業(yè)類中挑選作業(yè)目標(biāo)：力求均衡地利用各種系統(tǒng)資源，發(fā)揮資