第6章用户接口与作业管理课件.ppt
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1、第第6章章 用户接口与作业管理用户接口与作业管理n用户与操作系统的接口用户与操作系统的接口n批处理系统的作业管理批处理系统的作业管理n交互式系统作业管理交互式系统作业管理1谢谢观赏2019-8-171、作业级接口、作业级接口 操作系统通过作业级接口为用户提供对作业运行操作系统通过作业级接口为用户提供对作业运行全过程控制的功能全过程控制的功能(1)联机接口(交互式)联机接口(交互式)(2)脱机接口脱机接口6.1 用户与操作系统的接口用户与操作系统的接口n作业级接口作业级接口n程序级接口程序级接口2谢谢观赏2019-8-172.程序级接口程序级接口 操作系统为用户在程序一级提供有关服务操作系统为用
2、户在程序一级提供有关服务而设置的由一组系统调用命令组成而设置的由一组系统调用命令组成n负责管理和控制运行的程序。负责管理和控制运行的程序。n并在这些并在这些程序程序与与系统控制的资源和提供的服务系统控制的资源和提供的服务之间实现之间实现交互作用。交互作用。n用汇编语言:在程序中直接用系统调用命令,用汇编语言:在程序中直接用系统调用命令,例如,例如,DOS中的软终端中的软终端INT 21H。n用高级语言:可在编程时使用过程调用语句。用高级语言:可在编程时使用过程调用语句。3谢谢观赏2019-8-176.2 批处理系统作业处理批处理系统作业处理1 1、作业的基本概念、作业的基本概念(1 1)作业作
3、业 用户在一次计算过程中,或者一次事务处理过程中,用户在一次计算过程中,或者一次事务处理过程中,要求计算机系统所做工作的总称要求计算机系统所做工作的总称(2 2)作业步作业步 一个作业运行过程可划分成若干阶段,每一个阶段一个作业运行过程可划分成若干阶段,每一个阶段均称为一个作业步。均称为一个作业步。n典型的作业控制过程:典型的作业控制过程:“编译编译”、“连接装配连接装配”、“运行运行”等等。等等。4谢谢观赏2019-8-17(3)作业流:多个作业排队进行依次处理的)作业流:多个作业排队进行依次处理的集合。集合。(4 4)典型的作业步。)典型的作业步。编译编译连接装配连接装配运行运行目标目标程
4、序程序段段目标目标程序程序源程序源程序输入数据输入数据子程序子程序库函数库函数动态库函动态库函数数计算结果计算结果5谢谢观赏2019-8-172、批处理作业控制语言与作业说明书、批处理作业控制语言与作业说明书(1 1)作业控制语言)作业控制语言n作业说明书作业说明书-用户用于用户用于描述批处理作业处理描述批处理作业处理过程控制意图过程控制意图的一种特殊程序的一种特殊程序n作业控制语言作业控制语言-书写作业说明书的语言书写作业说明书的语言(JCLJCL)(2)作业控制语言的类型)作业控制语言的类型 包括:包括:I/OI/O命令、编译命令、操作命令以及命令、编译命令、操作命令以及条件命令等等。条件
5、命令等等。6谢谢观赏2019-8-17(3)作业说明书)作业说明书表达用户对作业的控制意图内容:表达用户对作业的控制意图内容:n作业的基本描述作业的基本描述n作业控制描述作业控制描述n资源要求描述资源要求描述3、作业控制块(、作业控制块(JCB-Job Control Block)n作业控制块是批处理作业存在的标志作业控制块是批处理作业存在的标志n保存系统对于作业进行管理所需要的全部信息保存系统对于作业进行管理所需要的全部信息n位于磁盘区域中位于磁盘区域中7谢谢观赏2019-8-17(1)作业控制块的内容)作业控制块的内容n作业控制块中所包含的信息数量及内容因系统作业控制块中所包含的信息数量及
6、内容因系统而异而异。n较简单的系统较简单的系统n较复杂的系统较复杂的系统 作业控制块的内容如下:作业控制块的内容如下:8谢谢观赏2019-8-17作业标知作业标知用户名称用户名称用户帐号用户帐号调度信息调度信息资源需求资源需求作业状态作业状态作业类别作业类别输入井地址输入井地址输出井地址输出井地址进入系统时间进入系统时间开始处理时间开始处理时间作业完成时间作业完成时间作业退出时间作业退出时间资源使用情况资源使用情况 作业控制块作业控制块JCB9谢谢观赏2019-8-17(3 3)作业控制块的建立)作业控制块的建立n当作业开始由输入设备向磁盘的输入井传输时当作业开始由输入设备向磁盘的输入井传输时
7、系统输入程序系统输入程序为其建立一个作业控制块并进行为其建立一个作业控制块并进行初始化。初始化。n初始化的大部分信息取自作业说明书。初始化的大部分信息取自作业说明书。(4)作业控制块的使用)作业控制块的使用需要访问作业控制块的程序需要访问作业控制块的程序n系统输入程序系统输入程序n作业调度程序作业调度程序n作业控制程序作业控制程序n系统输出程序等系统输出程序等10谢谢观赏2019-8-17(5 5)作业控制块的撤消)作业控制块的撤消n作业完成后,其作业控制块由作业完成后,其作业控制块由系统输出程序系统输出程序撤消。撤消。n作业控制块被撤消后其作业也不复存在。作业控制块被撤消后其作业也不复存在。
8、(6)作业表)作业表n每个作业有个作业控制块每个作业有个作业控制块n所有作业所有作业JCBJCB构成一个作业表构成一个作业表n作业表存放在外存固定区域中,长度是固定作业表存放在外存固定区域中,长度是固定11谢谢观赏2019-8-17n限制了系统所能同时容纳的作业数量限制了系统所能同时容纳的作业数量n系统输入程序、作业调度程序、系统输出程序都系统输入程序、作业调度程序、系统输出程序都需要访问作业表因而存在互斥问题需要访问作业表因而存在互斥问题JCB1 JCB2 JCBi JCBn 作业表作业表12谢谢观赏2019-8-174、批处理作业的状态及转换批处理作业的状态及转换 一个作业从进入系统到运行
9、结束经历四个一个作业从进入系统到运行结束经历四个不同的状态:不同的状态:“进入进入”“后备后备”“运行运行”“完成完成”13谢谢观赏2019-8-17作业和进程的状态转换图作业和进程的状态转换图数据数据进入状态进入状态退出状态退出状态后备状态后备状态运行状态运行状态作业控制进程作业控制进程 输入设备输入设备数据数据源程序源程序输出设备输出设备作业说作业说明书明书输输入入井井运行运行等待等待就绪就绪输输出出井井输输入入程程序序输输出出程程序序作作业业调调度度进程进程调度调度14谢谢观赏2019-8-17(1)运行状态的作业)运行状态的作业三种状态:三种状态:n就绪状态就绪状态n执行状态执行状态n
10、等待状态等待状态15谢谢观赏2019-8-175、作业的建立、作业的建立一个作业建立过程的两个子过程:一个作业建立过程的两个子过程:n作业的输入作业的输入nJCBJCB的建立的建立n作业控制块作业控制块JCBJCB和作业:一一对应关系和作业:一一对应关系(1)作业的输入)作业的输入n将作业程序、数据和作业说明书从输入设备将作业程序、数据和作业说明书从输入设备(例如键盘)输入到外存,并形成初始信息。(例如键盘)输入到外存,并形成初始信息。n典型作业输入方式典型作业输入方式-SPOOLingSPOOLing系统系统16谢谢观赏2019-8-17(2)JCB的建立的建立n在系统把作业信息输入到输入井
11、之后,根据在系统把作业信息输入到输入井之后,根据作业说明书和有关作业信息在外存的位置等作业说明书和有关作业信息在外存的位置等建立作业控制块建立作业控制块JCBJCB。nJCBJCB包含对作业进行管理所必须的信息。包含对作业进行管理所必须的信息。nJCBJCB表的数量是一个常数。表的数量是一个常数。n外存输入井的大小有限。外存输入井的大小有限。n只有在获得只有在获得JCBJCB表项和足够输入井空间后作表项和足够输入井空间后作业才可能创建成功。业才可能创建成功。17谢谢观赏2019-8-176、批处理作业的调度、批处理作业的调度调度前工作:调度前工作:n审查系统能否满足用户作业的资源要求审查系统能
12、否满足用户作业的资源要求n调用相应资源管理程序的有关部分来审核其表调用相应资源管理程序的有关部分来审核其表中是否能满足作业说明书中的要求即可中是否能满足作业说明书中的要求即可作业调度:作业调度:n按照一定的算法从输入井中的后备作业中选取按照一定的算法从输入井中的后备作业中选取作业将其投入内存运行。作业将其投入内存运行。n调度的关键在于选择恰当的算法调度的关键在于选择恰当的算法18谢谢观赏2019-8-17(1)调度算法评价)调度算法评价n调度实质上是一个策略问题调度实质上是一个策略问题n设定的调度目标往往是设定的调度目标往往是相互冲突相互冲突的的调度目标调度目标:n单位时间内运行尽可能多的作业
13、单位时间内运行尽可能多的作业n使处理机尽可能保持使处理机尽可能保持“忙碌忙碌”n使各种使各种I/OI/O设备得以充分利用设备得以充分利用n对所有的作业都是公平合理的对所有的作业都是公平合理的19谢谢观赏2019-8-17n要设计一个理想的调度算法是一件十分困难要设计一个理想的调度算法是一件十分困难的事。的事。n在实际系统中,调度算法往往折衷考虑在实际系统中,调度算法往往折衷考虑设计调度算法时应考虑的因素:设计调度算法时应考虑的因素:n调度算法应与系统设计目标保持一致调度算法应与系统设计目标保持一致n注意系统资源均衡使用注意系统资源均衡使用n保证提交的作业在截止时间内完成保证提交的作业在截止时间
14、内完成n缩短作业平均周转时间缩短作业平均周转时间n大多数操作系统都采用比较简单的调度算法大多数操作系统都采用比较简单的调度算法20谢谢观赏2019-8-17(2)调度算法性能的衡量)调度算法性能的衡量作业平均周转时间作业平均周转时间n假定某一作业进入假定某一作业进入“输入井输入井”的时间为的时间为SiSin它被选中执行,得到计算结果的时间为它被选中执行,得到计算结果的时间为EiEin它的周转时间为它的周转时间为TiTiEiSiEiSin则作业平均周转时间为:则作业平均周转时间为:T T()n n为被测定作业流中的作业数为被测定作业流中的作业数niTi1n121谢谢观赏2019-8-17平均带权
15、周转时间平均带权周转时间 W W()ri ri 为某作业为某作业i i的实际执行时间:的实际执行时间:niriTi1n1n T:衡量不同调度算法对同一个作业流的性:衡量不同调度算法对同一个作业流的性能能n W:同一调度算法对不同作业流的性能衡:同一调度算法对不同作业流的性能衡量量 22谢谢观赏2019-8-17(3)系统进行作业调度的决策因素)系统进行作业调度的决策因素n作业到达时间作业到达时间n预先为作业确定的优先级预先为作业确定的优先级系统可测定的其他因素:系统可测定的其他因素:n作业所需的作业所需的CPUCPU时间时间C Cn存储要求存储要求M Mn打印输出的行数打印输出的行数L Ln其
16、他的资源要求其他的资源要求23谢谢观赏2019-8-17(4)常见的批处理作业调度算法)常见的批处理作业调度算法n先来先服务算法(先来先服务算法(FCFS:First Come First Serve)n最短作业优先算法(最短作业优先算法(SJF:Shortest Job First)n最高响应比优先算法(最高响应比优先算法(HRN:Highest Response Ratio Next)24谢谢观赏2019-8-17n基于优先数调度算法基于优先数调度算法 (HPF:Highest Priority First)(a)由用户规定优先数(外部优先数)由用户规定优先数(外部优先数)用户提交作业时,
17、根据急迫程度规定适当的优用户提交作业时,根据急迫程度规定适当的优先数,作业调度程序根据先数,作业调度程序根据JCB优先数决定进入优先数决定进入内存的次序内存的次序 (b)由系统计算优先数(内部优先数)由系统计算优先数(内部优先数)例:可按如下公式计算作业的优先数:例:可按如下公式计算作业的优先数:优先数优先数 =用户规定优先数用户规定优先数 作业处理时间作业处理时间 +作业等待时间作业等待时间 输出量输出量25谢谢观赏2019-8-17n均衡调度算法均衡调度算法(分类排队算法分类排队算法)基本思想:基本思想:n根据系统运行情况和作业属性将作业分类根据系统运行情况和作业属性将作业分类n轮流从不同
18、的作业类中挑选作业轮流从不同的作业类中挑选作业目标:目标:n力求均衡地利用各种系统资源,发挥资源使用力求均衡地利用各种系统资源,发挥资源使用效率效率n力求使用户满意力求使用户满意26谢谢观赏2019-8-17例例1 1:将待处理作业分成如下队列:将待处理作业分成如下队列:队列队列1 1:计算量大的作业:计算量大的作业 队列队列2 2:I/OI/O量大的作业量大的作业 队列队列3 3:计算量与:计算量与I/OI/O量均衡的作业量均衡的作业n调度时,在三个队列中各取一些作业调度时,在三个队列中各取一些作业在内存中的作业有的使用处理机在内存中的作业有的使用处理机,有的使用外部有的使用外部设备设备n使
19、得系统的各种资源能得到充分利用。使得系统的各种资源能得到充分利用。例例2 2:将待处理作业分成如下三个队列:将待处理作业分成如下三个队列:队列队列1 1:长作业:长作业27谢谢观赏2019-8-17 队列队列2 2:中等长度作业:中等长度作业 队列队列3 3:短作业:短作业n调度时取队列调度时取队列1 1一作业,队列一作业,队列2 2一作业,队列一作业,队列3 3一作业一作业n长作业用户和短作业用户均比较满意长作业用户和短作业用户均比较满意(5)作业调度算法应用例子)作业调度算法应用例子1:n假设在单道批处理环境下有四个作业,已知它假设在单道批处理环境下有四个作业,已知它们进入系统的时间、估计
20、运行时间。们进入系统的时间、估计运行时间。n应用先来先服务、最短作业优先和最高响应比应用先来先服务、最短作业优先和最高响应比优先作业调度算法,分别计算出作业的平均周优先作业调度算法,分别计算出作业的平均周转时间和带权的平均周转时间。转时间和带权的平均周转时间。28谢谢观赏2019-8-17先来先服务调度算法计算结果先来先服务调度算法计算结果29谢谢观赏2019-8-17最短作业优先作业算法计算结果最短作业优先作业算法计算结果作作 业业进进 入入 时时 间间估估 计计 运运 行行时时 间间(分分 钟钟)开开 始始 时时 间间结结 束束 时时 间间周周 转转 时时 间间(分分 钟钟)带带 权权 周
21、周 转转时时 间间JOB18:001208:0010:001201JOB28:505010:3011:201503JOB39:001010:0010:10707JOB49:502010:1010:30402作作 业业 平平 均均 周周 转转 时时 间间 T=95作作 业业 带带 权权 平平 均均 周周 转转 时时 间间 W =3.253801330谢谢观赏2019-8-17最高响应比优先作业算法计算结果最高响应比优先作业算法计算结果31谢谢观赏2019-8-17n在两道环境下有四个作业在两道环境下有四个作业n已知它们进入系统的时间、估计运行时间已知它们进入系统的时间、估计运行时间n系统采用短作
22、业优先作业调度算法,作业被调系统采用短作业优先作业调度算法,作业被调度运行后不再退出度运行后不再退出n当一新作业投入运行后,可按照作业运行时间当一新作业投入运行后,可按照作业运行时间长短调整作业执行的次序长短调整作业执行的次序请给出这四个作业的执行时间序列,并计算出平请给出这四个作业的执行时间序列,并计算出平均周转时间及带权平均周转时间均周转时间及带权平均周转时间(6)作业调度算法应用例子)作业调度算法应用例子232谢谢观赏2019-8-17两道批处理系统中两道批处理系统中最短作业优先作业算法计算结果最短作业优先作业算法计算结果33谢谢观赏2019-8-17四个作业的执行时间序列为:四个作业的
23、执行时间序列为:JOB1JOB1:1010:00001010:0505,1010:40401111:0505JOB2JOB2:1010:05051010:2525JOB3JOB3:1010:25251010:3030JOB4JOB4:1010:30301010:4040两道批处理系统中两道批处理系统中最短作业优先作业算法计算结果最短作业优先作业算法计算结果34谢谢观赏2019-8-17n1010:0000,JOB1JOB1进入,只有一作业,进入,只有一作业,JOB1JOB1被调入被调入执行。执行。n1010:0505,JOB2JOB2到达,最多允许两作业同时进入,到达,最多允许两作业同时进入,
24、所以所以JOB2JOB2也被调入。也被调入。n内存中有两作业,哪一个执行?规定当一新作内存中有两作业,哪一个执行?规定当一新作业运行后,可按作业运行时间长短调整执行次业运行后,可按作业运行时间长短调整执行次序。由于序。由于JOB2JOB2运行时间(运行时间(2020分)比分)比JOB1JOB1少(到少(到1010:0505,JOB1JOB1还需还需2525分钟)所以,分钟)所以,JOB2JOB2先开始先开始运行,而运行,而JOB1JOB1必须等待。必须等待。两道批处理系统中最短作业优先作业两道批处理系统中最短作业优先作业算法分析过程算法分析过程35谢谢观赏2019-8-17n1010:1010
25、,JOB3JOB3到达输入井,内存已有两作业,到达输入井,内存已有两作业,JOB3JOB3不能马上进入内存;不能马上进入内存;n1010:2020,JOB4JOB4也不能进入内存也不能进入内存n1010:2525,JOB2JOB2运行结束退出,内存中剩下运行结束退出,内存中剩下JOB1JOB1,输入井中有两作业输入井中有两作业JOB3JOB3和和JOB4JOB4,如何调度?,如何调度?n作业调度算法:最短作业优先,所以,作业调度算法:最短作业优先,所以,JOB3JOB3进入进入内存,比较内存,比较JOB1JOB1和和JOB3JOB3运行时间,运行时间,JOB3JOB3运行时间运行时间短,故短,
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