[工学]操作系统课件 用户接口和作业管理.ppt

操作系统,第2章 用户接口和作业管理,第2章用户接口和作业管理,2-1 概述 2-2 命令接口 2-3 系统调用 2-4 作业管理,2.1 概述,2-1-1 作业的基本概念 概念 作业通常是指用户在一次计算过程中或者一次事物处理过程中要求计算机系统所作的工作的集合 任何一个作业都要经过若干加工步骤才能得到结果，作业的每一个加工步骤称为一个作业步 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，称之为作业流 作业的两种基本类型：批处理作业、交互式作业 2-1-2 用户接口 命令接口 程序接口 图形接口,2.2 命令接口,2-2-1 联机命令接口 命令的格式和分类 - 一般格式为：命令名 参数，参数，参数 - 操作控制命令类型有：系统访问命令 ，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，操作员专用命令 - 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，命令解释程序,2.2 命令接口,2-2-3 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机交互，具有以下功能： 接收用户从终端上输入的字符 字符缓冲管理 回送显示 屏幕编辑 特殊字符处理 命令解释程序 主要功能：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 对命令的处理方法：由命令解释程序直接处理 或由子进程代为处理,2.2 命令接口,脱机命令接口 作业控制语言是对用户作业的进行组织和管理的各种控制命令的集合 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种特殊程序 作业控制说明书主要包括内容 作业的基本描述、作业控制描述和资源要求描述 作业的组成 程序、数据和作业控制说明书,2.3 系统调用,系统调用是操作系统提供给编程人员的唯一接口 2-3-1 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的子程序称为“系统功能调用”程序，或简称为“系统调用”。 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、信息维护类 系统调用与一般过程调用的区别 系统调用通过非特权指令访管指令调用,2.3 系统调用,系统调用与一般过程调用的区别： *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；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 *运行在不同的处理器状态 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 ；系统调用调用程序运行在目态，而被调用程序则运行在管态 *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；系统调用需要系统状态转换,2.3 系统调用,*返回问题 一般的过程调用在被调用过程执行完后，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 *嵌套调用 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 2-3-2 系统调用的处理过程 基本概念 在系统中为控制系统调用服务的机构称为陷入或异常处理机构 由于系统调用引起处理机中断的指令称为陷入或异常指令（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,2.3 系统调用,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，每个入口地址都与相应的系统程序名对应起来 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 系统调用命令的一般性处理 系统调用命令处理程序做具体处理,2.4 作业管理,2-4-1 批处理作业的管理 作业控制块和作业表 作业控制块 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，它们被保存于磁盘区域中 作业控制块中包括的内容 作业本身的内容，如作业的名字、程序作者名字、创建时间等 为实现作业调度所而的信息，如作业本身的优先数、现在所处的状态处理机的时间等 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 系统指示单元，如该作业外存中的起址和长度等信息,2.4 作业管理,作业标知 用户名称 用户帐号 调度信息 资源需求 作业状态 作业类别 输入井地址 输出井地址 进入系统时间 开始处理时间 作业完成时间 作业退出时间 资源使用情况,2.4 作业管理,作业表 每个作业有一个作业控制块，所有作业的作业控制块构成一个表，称为作业表 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作业数量 2-4-2 作业的建立 一个作业的建立过程包括两个子过程：个是JCB的建立，一个是作业的输入 作业控制块的建立 建立作业的作业控制块就是申请分得和填写一张空白的JCB表的过程,2.4 作业管理,作业的输入 常用的作业的输入方式有三种： 脱机输入方式 SPOOLING系统的输入方式 直接耦合方式 2-4-3 批处理作业的调度 作业调度：操作系统根据允许并行工作的道数和一定的算法从等待的作业（后备作业）中选取若干作业装入主存储器，使它们可以去获得处理器运行 作业调度程序：完成作业调度工作的程序,2.4 作业管理,作业调度的基本概念 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、平衡系统和用户要求 作业调度性能衡量的指标 - CPU利用率 - 吞吐量 - 周转时间:假定作业i进入“输入井”的时间为Si，若它被选中执行，得到计算结果的时间为Ei，它的周转时间定义为 Ti=Ei-Si - 平均周转时间。所有作业的周转时间的平均值。假定作业i的周转时间定义为Ti，平均周转时间定义为,2.4 作业管理,- 带权周转时间。作业的带权周转时间为作业的周转时间与作业的运行时间之比。 作业调度算法 先来先服务算法 算法：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被挑选 优点：算法容易实现 缺点：效率不高、不利于短作业,2.4 作业管理,最短作业优先算法 算法：总是选取计算时间最短的作业投入运行 优点：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 缺点：忽视了作业等待时间，计算时间靠用户估计 响应比最高者优先算法 算法：响应比=（等待时间+计算时间）/计算时间，作业调度时总是选取响应比高的作业投入运行 优点：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 缺点：响应比所用计算时间仍是用户的估计时间,2.4 作业管理,优先数调度算法 算法：每次总是选择优先数高的作业 优先数的确定：一种是用户自己提出；一种是由系统综合考虑有关因素来确定 分类调度算法 算法：根据系统运行情况和作业属性将作业分类，作业调度时轮流从这些不同的作业类中挑选作业 目标：力求均衡地利用各种系统资源，发挥资源的使用效率，又力求使用户满意,2.4 作业管理,作业调度与处理器调度的关系 进入计算机系统的作业只有经过两级调度后才能占用处理器。第一级是作业调度，使作业进入主存储器；第二级是处理器调度，使作业进程占用处理器 2-4-4 作业的执行 一个批处理作业被作业调度选中后，操作系统按用户提交的作业控制说明书控制作业的执行，一个作业往往要分几个作业步执行,2.4 作业管理,2-4-5 作业的终止与撤销 作业的终止 正常终止、非正常终止 撤销作业的过程 报告用户作业是正常终止还是非正常终止 回收发给该进程的资源，包括外设、内存空间，进程运行时打