《計算機操作系統(tǒng)教程（第三版）》課件第2章 作業(yè)管理

第2章作業(yè)管理2.1作業(yè)基本管理2.2操作系統(tǒng)向作業(yè)提供的程序級接口——系統(tǒng)調用

2.3單道批處理系統(tǒng)的作業(yè)調度

2.4多道批處理系統(tǒng)作業(yè)調度應考慮的因素

開始本章學習目標

操作命令：包括作業(yè)控制語言和鍵盤命令，這是用戶操作計算機的方式系統(tǒng)功能調用：這是用戶程序對操作系統(tǒng)提供的服務的調用接口系統(tǒng)功能調用的執(zhí)行過程批處理系統(tǒng)作業(yè)調度問題返回本章首頁2.1作業(yè)的基本概念返回本章首頁2.1.1作業(yè)的形成過程2.1.2批處理系統(tǒng)作業(yè)運行前的準備——作業(yè)控制語言2.1.3分時系統(tǒng)作業(yè)控制方法—命令

2.1.1作業(yè)的形成過程一、使用計算機來計算來運行用戶程序有三個步驟：（1）用某種語言（例如FORTRAN語言）編制一個程序，它被稱為源程序。（2）將源程序和初始數據記錄在某種輸入介質上。例如穿成一盤紙帶，或在終端設備（包括鍵盤、顯示器）上直接編輯源程序。（3）按照一定要求來控制計算機工作，并經過加工最后算出結果。二、對作業(yè)的處理的幾個作業(yè)步（1）編輯（修改）：建立新文件或是對原有文件進行修改。（2）編譯：請求系統(tǒng)把修改好的源程序翻譯成浮動目標模塊，并將它放在磁盤上，也可以穿孔輸出或二者有之。（3）鏈接：請求系統(tǒng)把主程序模塊和其他所需要的子程序和例行程序鏈接裝配在一起，成為一個可執(zhí)行的完整的內存映像文件。（4）運行：將內存映像文件調入內存，并啟動之，最后給出計算結果。下一頁三、作業(yè)步之間的關系表現(xiàn)為（1）每個作業(yè)步運行的結果產生下一個作業(yè)步所需要的文件。如圖2.1所示。（2）一個作業(yè)步能否正確地執(zhí)行，依賴于前一個作業(yè)步是否成功地完成。

下一頁圖2.1作業(yè)步之間的關系返回本節(jié)2.1.2批處理系統(tǒng)作業(yè)運行前的準備——作業(yè)控制語言在脫機工作方式下系統(tǒng)提供作業(yè)控制語言（JCL，JobControlLanguage），它既可以寫成操作說明書的形式，也可穿孔成為作業(yè)控制卡的形式（前者較多地為批處理系統(tǒng)所采用）。操作系統(tǒng)根據作業(yè)申請表來分配作業(yè)所需的資源并注冊該作業(yè)；通過作業(yè)說明書（或作業(yè)控制卡）對作業(yè)實施運行控制。一般在批處理系統(tǒng)中都提供JCL語言。2.1.3分時系統(tǒng)作業(yè)控制方法—命令在分時系統(tǒng)（聯(lián)機工作方式）中，終端與主機的通信過程大致分為四步：呼叫、聯(lián)接、通信、退出。1．呼叫

2．聯(lián)接3．通信4．退出（1）呼叫當終端用戶想從終端打入命令或輸入信息時，他首先要進行呼叫，例如通過類似電話撥號的方式進行呼叫。當呼叫成功后，用戶就可以從終端的鍵盤上打入各種命令輸入到計算機系統(tǒng)，即開始第二步——聯(lián)接。下一頁（2）聯(lián)接呼叫成功后，計算機即和終端聯(lián)上，于是計算機應在終端設備上輸出引導信息，以告訴用戶終端設備與系統(tǒng)聯(lián)上了。這時，用戶應打入一條“錄入命令”，向系統(tǒng)申請錄入一個作業(yè)。一般錄入命令應給出以下參數：用戶名、作業(yè)名、口令、資源需求等。系統(tǒng)接到錄入命令后，將檢查口令、資源需求等。在符合時，就允許錄入。當用戶從終端上看到允許錄入的信息后，就知道這個終端作業(yè)被接受了，從而就進入第三步——通信。下一頁（3）通信（1）環(huán)境設置。（2）系統(tǒng)管理。（3）文件管理。（4）編輯修改。（5）編譯、連接裝配和運行。（6）輸入數據。（7）操作方式轉換。（8）申請資源。終端作業(yè)被錄入后，就可以通過終端打入各種控制作業(yè)的命令和從終端輸入作業(yè)的程序和數據。屬于通信這一步的鍵盤命令是比較豐富的，一般有以下幾類：下一頁（4）退出 當作業(yè)運行結束時，用戶應打入“退出”命令。系統(tǒng)響應命令后將收回分配給作業(yè)的全部資源，然后在終端輸出日期和上機時間等，即通知用戶系統(tǒng)已結束了該作業(yè)。退出系統(tǒng)后，用戶若要求系統(tǒng)執(zhí)行新的作業(yè)可再打入“錄入”命令。每個作業(yè)結束后一定要打入“退出”命令。返回本節(jié)2.2操作系統(tǒng)向作業(yè)提供的程序級接口——系統(tǒng)調用2.2.1系統(tǒng)功能調用的分類

2.2.2系統(tǒng)功能調用的實現(xiàn)過程描述返回本章首頁系統(tǒng)調用：用戶所需要的功能，有些是比較復雜的，硬件不能直接提供，只能通過軟件的程序來實現(xiàn)。而有些功能可由硬件完成，并設有相應的指令，如啟動外設工作，就有用于輸入/輸出的硬指令。但配置了操作系統(tǒng)后，對系統(tǒng)資源的分配、控制不能由用戶干預，而必須由操作系統(tǒng)統(tǒng)一管理。所以，對于這樣一類功能，也需有相應的控制程序來實現(xiàn)。自愿進管指令： 為了實現(xiàn)對這些事先編制好的、具有特定功能的例行子程序的調用，現(xiàn)代計算機系統(tǒng)一般提供自愿進管指令，其指令形式為：SVCN其中，SVC表示機器自愿進管指令的操作碼記憶符，N為地址碼。 SVC是SupervisorCall（訪問管理程序）的縮寫，所以SVC指令又稱訪管指令。 當處理機執(zhí)行到這一條指令時就發(fā)生中斷，該中斷稱為訪管中斷，它表示正在運行的程序對操作系統(tǒng)的某種需求。借助中斷可使機器狀態(tài)由目態(tài)轉為管態(tài)。返回本節(jié)2.2.1系統(tǒng)調用功能分類

1．設備管理：這類系統(tǒng)調用被用來請求和釋放設備，以及啟動設備操作等。2．文件管理：這類系統(tǒng)調用包括創(chuàng)建、刪除文件，讀、寫文件操作以及移動文件指針等。3．進程控制：當多個用戶程序在系統(tǒng)內執(zhí)行時引出了一個新的概念，稱為進程。4．進程通信：進程間傳遞消息或信號的系統(tǒng)調用。5．存儲管理：內存塊的申請、釋放，獲取作業(yè)占用內存塊的首址、大小等。2.2.2系統(tǒng)功能調用的實現(xiàn)過程描述操作系統(tǒng)的基本服務是通過系統(tǒng)功能調用來實現(xiàn)的，系統(tǒng)功能調用提供運行程序和操作系統(tǒng)之間的界面。系統(tǒng)調用的實現(xiàn)取決于計算機的結構，它是由特定的硬件指令實現(xiàn)對操作系統(tǒng)某一服務例程的調用。圖2.2說明了系統(tǒng)功能調用的執(zhí)行過程。圖2.2系統(tǒng)調用的執(zhí)行過程2.3單道批處理系統(tǒng)的作業(yè)調度2.3.1作業(yè)調度性能的衡量指標2.3.2先來先服務作業(yè)調度算法2.3.3短作業(yè)優(yōu)先調度算法2.3.4高響應比優(yōu)先作業(yè)調度算法2.3.1作業(yè)調度性能的衡量指標對于批處理系統(tǒng)，作業(yè)調度的原則體現(xiàn)在一個指標，即各作業(yè)的平均周轉時間上，如設i作業(yè)的周轉時間為Ti=Tci-Tsc；Tci，Tsc分別為作業(yè)的完成時間和作業(yè)的提交時間，則平均周轉時間為：J=（∑Ti）/n；對這個公式涉及的n個作業(yè)，相對于長作業(yè)，對J值的影響大，而短作業(yè)對J值的影響小。為了增加短作業(yè)對J值的影響，引入平均帶權周轉時間的概念。平均帶權周轉時間定義為：W=（∑Ti/tri）/n；tri作業(yè)的運行時間。一般認為J、W越小，系統(tǒng)對作業(yè)的吞吐量越大，系統(tǒng)的性能越高。2.3.2先來先服務作業(yè)調度算法 先來先服務作業(yè)調度算法是一種較簡單的作業(yè)調度算法，即每次調度是從后備作業(yè)隊列中選擇一個最先進入該隊列的作業(yè)，將它調入內存，分配資源、創(chuàng)建相應的進程，放入進程就緒隊列準備運行。 FCFS算法利于長作業(yè)，不利于短作業(yè)，而大多數的作業(yè)是I/O繁忙的短作業(yè)。以FCFS作為主調度算法是不常用的。下一頁2.3.3短作業(yè)優(yōu)先調度算法

短作業(yè)優(yōu)先調度算法是指操作系統(tǒng)在進行作業(yè)調度時以作業(yè)長短作為優(yōu)先級進行調度。該調度算法可以照顧到實際上占作業(yè)總數絕大部分的短作業(yè)，使它們能比長作業(yè)優(yōu)先調度執(zhí)行。這時后備作業(yè)隊列按作業(yè)優(yōu)先級由高到低順序排列，當作業(yè)進入后備隊列時要按該作業(yè)優(yōu)先級放置到后備隊列相應的位置。 實踐證明，該調度算法的性能是最好的，單位時間的作業(yè)吞吐量也最大，但也存在缺點：對長作業(yè)極為不利。

。下一頁2.3.4高響應比優(yōu)先作業(yè)調度算法這是一種折衷算法，是為了克服上述兩種算法的不足而提出來的。它既考慮到作業(yè)進入系統(tǒng)的先后次序，又顧及到作業(yè)的運行長度。響應比為：RP=1+作業(yè)等待時間/作業(yè)執(zhí)行時間該調度算法在調度作業(yè)時首先計算后備作業(yè)的響應比RP，然后按RP值從大到小的順序調度作業(yè)運行。從公式可見，作業(yè)的RP與作業(yè)執(zhí)行時間成反比，作業(yè)的執(zhí)行時間越短，其RP越高，同時作業(yè)的RP會隨著它的等待時間的增加而增加，只要等待時間足夠長，該作業(yè)總會由于響應比高而被調度。下一頁2.4多道批處理系統(tǒng)作業(yè)調度應考慮的因素

在多道程序環(huán)境中，平均周轉時間、帶權平均周轉時間比單道時有明顯