操作系統(tǒng)學(xué)習(xí)PPT 第二章作業(yè)管理

1、作業(yè)管理1.作業(yè)的基本概念 作業(yè)的定義： 作業(yè)是指用戶在一次計(jì)算過程中或一次事務(wù)處理過程中要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所做的工作的集合，即把一次計(jì)算過程或者事務(wù)處理過程中，從輸入開始到輸出結(jié)束，用戶要求計(jì)算機(jī)所做的全部工作稱為作業(yè)，作業(yè)的每一個(gè)加工步驟稱為作業(yè)步。作業(yè)控制過程編譯編譯目標(biāo)目標(biāo)程序段程序段鏈接鏈接目標(biāo)目標(biāo)程序程序運(yùn)行運(yùn)行計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果編譯編譯程序程序輸出信息輸出信息鏈接鏈接程序程序輸出信息輸出信息運(yùn)行運(yùn)行程序程序輸出信息輸出信息C源程序源程序輸入程序輸入程序2.作業(yè)管理 用戶如何向操作系統(tǒng)提交作業(yè)，操作系統(tǒng)又如何組織、調(diào)度作業(yè)運(yùn)行，這些都屬于作業(yè)管理。 作業(yè)管理的基本功能是作業(yè)調(diào)度和作業(yè)控制

2、。 系統(tǒng)在許多作業(yè)中按一定策略選取若干個(gè)作業(yè)，為其分配必要的資源，讓其能夠同時(shí)執(zhí)行，這就是作業(yè)調(diào)度。 作業(yè)控制包括作業(yè)如何輸入到計(jì)算機(jī)，當(dāng)作業(yè)被選中后如何控制其執(zhí)行，在執(zhí)行過程中如何進(jìn)行故障處理以及怎么樣控制計(jì)算結(jié)果的輸出等。 作業(yè)組織： 程序 數(shù)據(jù) 作業(yè)控制說明書 當(dāng)一個(gè)作業(yè)開始由輸入設(shè)備輸入時(shí)，系統(tǒng)為其建立一個(gè)作業(yè)控制塊（JCB：job control block）并對其進(jìn)行初始化。初始化所需要的大部分信息取自作業(yè)控制說明書，例如作業(yè)標(biāo)識(shí)、用戶名稱、調(diào)度參數(shù)和資源需求等。 作業(yè)的建立 （1）JCB的建立 就是申請分得和填寫一張空白的JCB表的過程（2）作業(yè)的輸入 包括將作業(yè)的程序、數(shù)據(jù)和作

3、業(yè)控制說明書由輸入設(shè)備輸入外存并形成初始信息，常用的方式有3種：脫機(jī)輸入方式、Spooling系統(tǒng)輸入方式和直接耦合方式。 批處理作業(yè)調(diào)度 在作業(yè)執(zhí)行過程中，用戶不干預(yù)，一切由操作系統(tǒng)按作業(yè)控制說明書的要求自動(dòng)的控制作業(yè)的執(zhí)行，這種控制下執(zhí)行的作業(yè)就是批處理作業(yè)。 作業(yè)調(diào)度算法 操作系統(tǒng)根據(jù)允許并行工作的道數(shù)和一定算法從等待的作業(yè)中選取若干作業(yè)裝入內(nèi)存，使其可以獲取處理機(jī)運(yùn)行，這項(xiàng)工作稱為作業(yè)調(diào)度。 考慮因素考慮因素： CPU利用率 ; (max) 吞吐量 ; (max) 周轉(zhuǎn)時(shí)間 ; (min) 響應(yīng)時(shí)間 ; (min) 系統(tǒng)開銷 ; (min)調(diào)度參數(shù)：調(diào)度參數(shù)：（1）先到先服務(wù)算法）先到

4、先服務(wù)算法 FCFS（First Come First Serve) 按作業(yè)進(jìn)入輸入井的次序。按作業(yè)進(jìn)入輸入井的次序。 到達(dá)次序：到達(dá)次序：J1，J2，J3JobsBurst timeJ127J23J35J1J2J30 27 30 35先到先服務(wù)算法先到先服務(wù)算法 FCFS（First Come First Serve) 按作業(yè)申請的次序。按作業(yè)申請的次序。 Jobs Arrival time Burst time J1 0 27 J2 1 3 J3 2 5 調(diào)度狀況調(diào)度狀況0 27 30 35J1J2J3先到先服務(wù)算法先到先服務(wù)算法作業(yè)作業(yè)到達(dá)時(shí)間到達(dá)時(shí)間運(yùn)行時(shí)間運(yùn)行時(shí)間開始時(shí)間開始時(shí)間完成

5、時(shí)間完成時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間J1027027271J2132730299.67J3253035336.6平均周轉(zhuǎn)時(shí)間平均周轉(zhuǎn)時(shí)間 =(27+29+33)/3=29.67 平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間 =(1+9.67+6.6)/3=5.76 TW0 27 30 35J1J2J3先到先服務(wù)算法先到先服務(wù)算法 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： “公平公平”； 缺點(diǎn)缺點(diǎn): 短作業(yè)等待時(shí)間長。短作業(yè)等待時(shí)間長。（2） 短作業(yè)優(yōu)先短作業(yè)優(yōu)先 SJF（Shortest Job First) 按作業(yè)長度按作業(yè)長度 Jobs Arrival time Burst time J1 0 12 J2 0 5

6、 J3 0 7 J4 0 3 Gant Chart0 3 8 15 27J1J2J3J4（3）最高響應(yīng)比優(yōu)先）最高響應(yīng)比優(yōu)先(HRN) Highest Response Ratio Next RR=(BT+WT)/BT=1+WT/BT 其中其中: BT=burst time WT=wait time 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): 同時(shí)到達(dá)任務(wù)同時(shí)到達(dá)任務(wù), 短者優(yōu)先短者優(yōu)先 長作業(yè)隨等待時(shí)間增加響應(yīng)比增加長作業(yè)隨等待時(shí)間增加響應(yīng)比增加 作業(yè)調(diào)度和處理機(jī)調(diào)度的關(guān)系 作業(yè)經(jīng)過2次調(diào)度才能占用處理機(jī) 作業(yè)輸入井CPU就緒運(yùn)行等待輸出井結(jié)果預(yù)輸入作業(yè)調(diào)度緩輸出處理機(jī)調(diào)度內(nèi)存 作業(yè)狀態(tài)： 提交狀態(tài)（未進(jìn)入系統(tǒng)之前） 后備

7、狀態(tài)（提交完成后等待作業(yè)調(diào)度） 運(yùn)行狀態(tài)（被選取，調(diào)入內(nèi)存，被創(chuàng)建進(jìn)程） 完成狀態(tài)（運(yùn)行結(jié)束或異常終止）非法指令、算數(shù)運(yùn)算溢出、訪問地址越界等練習(xí)1、為了使系統(tǒng)中各部分資源得到均衡使用，就必須選擇對資源需求不同的作業(yè)進(jìn)行合理搭配，這項(xiàng)工作是由（ ）完成的。A作業(yè)調(diào)度 B中級(jí)調(diào)度 C進(jìn)程調(diào)度 D內(nèi)存調(diào)度2、作業(yè)調(diào)度程序從處于（ ）狀態(tài)的隊(duì)列中選取適當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)調(diào)入主存運(yùn)行。A運(yùn)行 B提交 C完成 D后備3、在批處理系統(tǒng)中，周轉(zhuǎn)時(shí)間是（ ）。 A作業(yè)運(yùn)行時(shí)間 B作業(yè)等待時(shí)間和運(yùn)行時(shí)間之和 C作業(yè)的相對等待時(shí)間 D作業(yè)被調(diào)度進(jìn)入主存到運(yùn)行完畢的時(shí)間4、作業(yè)調(diào)度的關(guān)鍵在于（ ）。A選擇恰當(dāng)?shù)倪M(jìn)程管理程序

8、B選擇恰當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)調(diào)度算法C用戶作業(yè)準(zhǔn)備充分 D有一個(gè)較好的操作環(huán)境5、從系統(tǒng)的角度出發(fā)，希望批處理控制方式下進(jìn)入輸入井的作業(yè)（ ）盡可能小。 A等待裝入主存時(shí)間 B周轉(zhuǎn)時(shí)間 C執(zhí)行時(shí)間 D 平均周轉(zhuǎn)時(shí)間6、設(shè)某作業(yè)進(jìn)入輸入井的時(shí)間為S，開始運(yùn)行的時(shí)間為R，得到計(jì)算結(jié)果的時(shí)間為E，則該作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間T為（ ）。 AT=ES BT=E(S+R) CT=(S+R)+ E DT=ER7、現(xiàn)有3個(gè)作業(yè)同時(shí)到達(dá)，每個(gè)作業(yè)的計(jì)算時(shí)間都是1小時(shí)，它們在一臺(tái)CPU上按單道方式運(yùn)行，則平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為（ ）。A1小時(shí) B2小時(shí)C3小時(shí) D6小時(shí)8、有一個(gè)多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)，設(shè)用戶空間為100KB，忽略其他問題，請分別

9、寫出采用FCFS，SJF時(shí)，作業(yè)的裝入內(nèi)存時(shí)間、開始執(zhí)行時(shí)間、完成時(shí)間以及它們的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間。作業(yè)名作業(yè)名進(jìn)入輸入井進(jìn)入輸入井時(shí)間時(shí)間需計(jì)算時(shí)間需計(jì)算時(shí)間/min內(nèi)存需求量內(nèi)存需求量/KBA10:064215B10:183060C10:302450D10:362010E10:421245FCFS作業(yè)作業(yè)名名進(jìn)入輸入井時(shí)進(jìn)入輸入井時(shí)間間裝入內(nèi)裝入內(nèi)存時(shí)間存時(shí)間開始開始執(zhí)行時(shí)間執(zhí)行時(shí)間完成完成時(shí)間時(shí)間周轉(zhuǎn)周轉(zhuǎn)時(shí)間時(shí)間需計(jì)算需計(jì)算時(shí)間時(shí)間內(nèi)存需內(nèi)存需求量求量A10:064215B10:183060C10:302450D10:362010E10:421245FCFS作作業(yè)業(yè)進(jìn)入輸進(jìn)入輸入井入井裝入內(nèi)裝

10、入內(nèi)存時(shí)間存時(shí)間開始開始時(shí)間時(shí)間完成時(shí)完成時(shí)間間周轉(zhuǎn)周轉(zhuǎn)時(shí)間時(shí)間需計(jì)算需計(jì)算時(shí)間時(shí)間內(nèi)存需內(nèi)存需求量求量內(nèi)存剩余內(nèi)存剩余A10:0610:0610:0610:4842421585(10:06)B10:1810:1810:4811:1860306025(10:18)25(10:30)D10:3610:3611:1811:3862201015(10:36)15(10:42)30(10:48)90(11:18)C10:3011:1811:3812:0292245040(11:18)50(11:38)E10:4211:3812:0212:14921245 5(11:38)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間(42+60+92

11、+62+92)/5=69.6(min)執(zhí)行順序：ABDCESJF作業(yè)作業(yè)名名進(jìn)入輸入井時(shí)進(jìn)入輸入井時(shí)間間裝入內(nèi)裝入內(nèi)存時(shí)間存時(shí)間開始開始執(zhí)行時(shí)間執(zhí)行時(shí)間完成完成時(shí)間時(shí)間周轉(zhuǎn)周轉(zhuǎn)時(shí)間時(shí)間需計(jì)算需計(jì)算時(shí)間時(shí)間內(nèi)存需內(nèi)存需求量求量A10:064215B10:183060C10:302450D10:362010E10:421245SJF作業(yè)作業(yè)名名進(jìn)入輸入井時(shí)進(jìn)入輸入井時(shí)間間裝入內(nèi)裝入內(nèi)存時(shí)間存時(shí)間開始開始執(zhí)行時(shí)間執(zhí)行時(shí)間完成完成時(shí)間時(shí)間周轉(zhuǎn)周轉(zhuǎn)時(shí)間時(shí)間需計(jì)算需計(jì)算時(shí)間時(shí)間內(nèi)存需內(nèi)存需求量求量A10:0610:0610:0610:48424215B10:1810:1810:4811:18603060C

12、10:3011:3811:5012:141042450D10:3610:3611:1811:38622010E10:4211:1811:3811:50681245平均周轉(zhuǎn)時(shí)間(42+60+104+62+68)/5=67.2(min)執(zhí)行順序：ABDEC【EX】現(xiàn)有供用戶使用的內(nèi)存空間100KB，系統(tǒng)配有4臺(tái)磁帶機(jī)，有一批作業(yè)如表所示： 該系統(tǒng)采用多道技術(shù)，忽略其他問題，請分別寫出采用HNR，F(xiàn)CFS，SJF選中作業(yè)執(zhí)行的次序作業(yè)作業(yè)序號(hào)序號(hào)進(jìn)輸入井時(shí)間進(jìn)輸入井時(shí)間要求計(jì)算要求計(jì)算時(shí)間時(shí)間/min需要內(nèi)存量需要內(nèi)存量/KB申請磁帶機(jī)申請磁帶機(jī)數(shù)數(shù)/臺(tái)臺(tái)110:0025152210:2030601

13、310:3015503410:3520102510:4010502注意 在某一時(shí)刻從多個(gè)作業(yè)中選擇某一作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存時(shí)，需要考慮（1）資源要求是否滿足，如內(nèi)存、磁帶機(jī)，（2）算法要求HRN作作業(yè)業(yè)名名進(jìn)入輸進(jìn)入輸入井時(shí)入井時(shí)間間裝入裝入內(nèi)存內(nèi)存時(shí)間時(shí)間執(zhí)行執(zhí)行時(shí)間時(shí)間完成完成時(shí)間時(shí)間周周轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)間間需計(jì)需計(jì)算時(shí)算時(shí)間間內(nèi)存內(nèi)存需求需求量量內(nèi)存剩余內(nèi)存剩余申請申請磁帶磁帶數(shù)數(shù)磁帶磁帶剩余剩余110:0010:0010:0010:2525251585（10:00） 22210:2010:206025（10:20） 11210:2010:2010:2510:5535306040（10:25） 1340（10:30）410:3510:351030（10:35） 2130（10:40）41