3.2作业的状态及其转换ppt课件

1、本章学习目标本章学习目标返回本章首页返回本章首页1、作业的概念、作业的概念2、作业调度的概念、作业调度的概念3、作业调度的基本算法、作业调度的基本算法4、操作系统为用户提供的几种接口。、操作系统为用户提供的几种接口。作业管理2.1作业的概念作业的概念使用计算机来计算来运行用户程序有三个步骤：使用计算机来计算来运行用户程序有三个步骤：（1用某种语言例如用某种语言例如FORTRAN语言编制一个程语言编制一个程序，序，它被称为源程序。它被称为源程序。（2将源程序和初始数据记录在某种输入介质上。例将源程序和初始数据记录在某种输入介质上。例如穿成一盘纸带，或在终端设备包括键盘、显示器如穿成一盘纸带，或在

2、终端设备包括键盘、显示器上直接编辑源程序。上直接编辑源程序。（3按照一定要求来控制计算机工作，并经过加工最按照一定要求来控制计算机工作，并经过加工最后算出结果。后算出结果。返回本章首页返回本章首页（1编辑修改）：建立新文件或是对原有文编辑修改）：建立新文件或是对原有文件进行修改。件进行修改。（2编译：请求系统把修改好的源程序翻译成编译：请求系统把修改好的源程序翻译成浮动目标模块，并将它放在磁盘上，也可以穿孔浮动目标模块，并将它放在磁盘上，也可以穿孔输出或二者有之。输出或二者有之。（3链接：请求系统把主程序模块和其他所需链接：请求系统把主程序模块和其他所需要的子程序和例行程序链接装配在一起，成为

3、一要的子程序和例行程序链接装配在一起，成为一个可执行的完整的内存映像文件。个可执行的完整的内存映像文件。下一页下一页返回本节返回本节作业，即用户在计算机系统中完成一个任务的过程。作业，即用户在计算机系统中完成一个任务的过程。一个作业由一个作业由3部分组成，即程序、数据及作业说明书。部分组成，即程序、数据及作业说明书。其中，作业说明书体现了用户对作业的控制意图。其中，作业说明书体现了用户对作业的控制意图。2.1作业的概念作业的概念2.2 2.2 作业调度作业调度 2.2.1 作业的状态及其转换作业的状态及其转换一个作业从进入系统到退出系统一般要经过提交、后备、执行、一个作业从进入系统到退出系统一

4、般要经过提交、后备、执行、完成这完成这4个状态。其状态及转换如图个状态。其状态及转换如图2.1所示。所示。提交后备后备后备运行就绪阻塞完成(1) (1) 提交状态。一个作业通过用户由输入设备进入输入系统的过程，提交状态。一个作业通过用户由输入设备进入输入系统的过程，称作提交状态。称作提交状态。(2) (2) 后备状态。作业提交后，由系统为该作业建立作业控制块后备状态。作业提交后，由系统为该作业建立作业控制块(JCB(JCB，Job Contrd Block)Job Contrd Block)，并把它插入后备作业队列中，等待作业调度，并把它插入后备作业队列中，等待作业调度程序的调度。程序的调度。

5、(3) (3) 执行状态。后备状态的作业若被作业调度选中，并且分配了必执行状态。后备状态的作业若被作业调度选中，并且分配了必要的资源，由作业调度程序建立相应的进程。这一状态被称为执行要的资源，由作业调度程序建立相应的进程。这一状态被称为执行状态。状态。(4) (4) 完成状态。当作业执行结束后，进入作业完成状态。此时，由完成状态。当作业执行结束后，进入作业完成状态。此时，由作业调度程序对该作业进行善后处理，主要表现为撤消作业的作业作业调度程序对该作业进行善后处理，主要表现为撤消作业的作业控制块，并回收此作业占用的系统中的资源数。最后，将作业的结控制块，并回收此作业占用的系统中的资源数。最后，将

6、作业的结果输出到外设之中。果输出到外设之中。 2.2.2作业调度作业调度 作业调度就是按一定的算法从后备队列中选择一个作业送作业调度就是按一定的算法从后备队列中选择一个作业送入内存执行，并在作业完成后处理善后工作的过程。入内存执行，并在作业完成后处理善后工作的过程。(1) (1) 作业调度程序的功能。记录进入系统的各个作业情况，作作业调度程序的功能。记录进入系统的各个作业情况，作业一旦进入系统，系统即为该作业分配作业控制块业一旦进入系统，系统即为该作业分配作业控制块JCBJCB。(2)(2)按规定的调度策略从后备作业中挑选一些作业投入运行。按规定的调度策略从后备作业中挑选一些作业投入运行。(3

7、) (3) 为选中的作业做执行准备。作业从后备状态进入执行状态，为选中的作业做执行准备。作业从后备状态进入执行状态，需要建立相应的进程，分配进程所需的内存资源、外设资源，需要建立相应的进程，分配进程所需的内存资源、外设资源，这些都交给调度程序。这些都交给调度程序。(4) (4) 善后工作处理。当作业因某种原因退出或执行完毕后，作善后工作处理。当作业因某种原因退出或执行完毕后，作业调度程序回收作业原先占用的资源，撤消进程及业调度程序回收作业原先占用的资源，撤消进程及JCBJCB，并输，并输出结果。出结果。 （1先来先服务先来先服务FCFS算法算法（2短作业优先调度算法短作业优先调度算法SJF）（

8、3响应比高者优先调度算法响应比高者优先调度算法下一页下一页2.2.3常用作业调度算法常用作业调度算法作业调度的性能指标作业调度的性能指标作业调度的原则体现在一个指标，即各作业的平均周转作业调度的原则体现在一个指标，即各作业的平均周转时间上，如设第时间上，如设第i个作业的周转时间为个作业的周转时间为Ti=Tci-Tsc；Tci，Tsc分别为作业的完成时间和作业的提交时间，则平均周分别为作业的完成时间和作业的提交时间，则平均周转时间为：转时间为：T=（Ti）/n；对这个公式涉及的；对这个公式涉及的n个作业，个作业，相对于长作业，对相对于长作业，对T值的影响大，而短作业对值的影响大，而短作业对T值的

9、影响值的影响小。为了增加短作业对小。为了增加短作业对T值的影响，引入平均带权周转时值的影响，引入平均带权周转时间的概念。平均带权周转时间定义为：间的概念。平均带权周转时间定义为：W=（Ti/tri）/n；tri作业的运行时间。一般认为作业的运行时间。一般认为T、W越小，系统对作业的越小，系统对作业的吞吐量越大，系统的性能越高。吞吐量越大，系统的性能越高。下一页下一页(1)(1)作业平均周转时间作业平均周转时间T T(Ti(Ti为每个作业的周转时间；为每个作业的周转时间；tctc作业完成时作业完成时刻；刻；tsts作业进入系统时刻作业进入系统时刻) )(2)(2)平均带权周转时间平均带权周转时间

10、W W（TiTi为每个作业的周转时间；为每个作业的周转时间；trtr为作业实际运行为作业实际运行时间）时间）（1先来先服务先来先服务FCFS算法算法先来先服务作业调度算法是一种较简单的先来先服务作业调度算法是一种较简单的作业调度算法，即每次调度是从后备作业队列中作业调度算法，即每次调度是从后备作业队列中选择一个最先进入该队列的作业，将它调入内存，选择一个最先进入该队列的作业，将它调入内存，分配资源、创建相应的进程，放入进程就绪队列分配资源、创建相应的进程，放入进程就绪队列准备运行。准备运行。FCFS算法利于长作业，不利于短作业。算法利于长作业，不利于短作业。下一页下一页2.2.3常用作业调度算

11、法常用作业调度算法（2短作业优先调度算法短作业优先调度算法SJF）短作业优先调度算法是指操作系统在进行作业调短作业优先调度算法是指操作系统在进行作业调度时以作业长短作为优先级进行调度。该调度算法可以度时以作业长短作为优先级进行调度。该调度算法可以照顾到实际上占作业总数绝大部分的短作业，使它们能照顾到实际上占作业总数绝大部分的短作业，使它们能比长作业优先调度执行。这时后备作业队列按作业优先比长作业优先调度执行。这时后备作业队列按作业优先级由高到低顺序排列，当作业进入后备队列时要按该作级由高到低顺序排列，当作业进入后备队列时要按该作业优先级放置到后备队列相应的位置。业优先级放置到后备队列相应的位置

12、。实践证明，该调度算法的性能是最好的，单位时实践证明，该调度算法的性能是最好的，单位时间的作业吞吐量也最大，但也存在缺点：对长作业极为间的作业吞吐量也最大，但也存在缺点：对长作业极为不利。不利。 。下一页下一页(3)(3)最高响应比优先最高响应比优先HRFHRF）响应比响应比=(作业等待时间作业等待时间+作业执行时间作业执行时间)/作业执行时间作业执行时间响应比优先即算出的响应比最高的先执行。响应比优先即算出的响应比最高的先执行。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 ）J JO OB B1 18 8: :0 00 0 1 12 20 0J JO O

13、B B2 28 8: :5 50 0 5 50 0J JO OB B3 39 9: :0 00 0 1 10 0J JO OB B4 49 9: :5 50 0 2 20 0例：单道环境下四个作业，它们进入系统的时间如下：例：单道环境下四个作业，它们进入系统的时间如下： (1) (1)给出给出FCFS , SJFFCFS , SJF下的作业执行次序下的作业执行次序 (2) (2)给出给出FCFS , SJFFCFS , SJF下的作业平均周转时间和带权平均周下的作业平均周转时间和带权平均周转时间转时间作作 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 ）SJF完完

14、 成成 时时刻刻FCFS完完 成成 时时刻刻JOB18:0012010:0010:00JOB28:505011:2010:50JOB39:001010:1011:00JOB49:502010:3011:20FCFS : T= ( 120+120+120+90 ) / 4 FCFS : T= ( 120+120+120+90 ) / 4 =112.5 =112.5SJF: T=SJF: T=（120+150+70+40120+150+70+40）/4=95/4=95FCFSFCFS： W= W=（120/120 + 120/50 +120/10 120/120 + 120/50 +120/10

15、+90/20 +90/20）/4=4.975/4=4.975SJF: W=SJF: W=（120/120 + 150/50 + 70/10 120/120 + 150/50 + 70/10 +40/20+40/20） /4=3.25 /4=3.252.3用户与操作系统的接口用户与操作系统的接口2.3.1系统调用系统调用每个操作系统都提供几百种系统调用，包括：外存文件与目每个操作系统都提供几百种系统调用，包括：外存文件与目录的读写，各种录的读写，各种I/O设备的使用，在程序中启动另一个程序，设备的使用，在程序中启动另一个程序，查询和统计系统资源使用情况等等。查询和统计系统资源使用情况等等。1.系

16、统调用的功能系统调用的功能1)设备管理：设备管理：设备的读写和控制；设备的读写和控制；Ioctl设备配置设备配置Open 设备打开设备打开Close 设备关闭设备关闭Read 读设备读设备Write 写设备写设备2)文件管理：文件读写和文件控制；文件管理：文件读写和文件控制；Open 文件打开文件打开Close 文件关闭文件关闭Read 读文件读文件Write 写文件写文件seek读写指针定位读写指针定位Creat 文件创建文件创建Stat读文件状态读文件状态Mount安装文件系统安装文件系统chmod修改文件属性修改文件属性3)进程控制：创建、中止、暂停等控制；进程控制：创建、中止、暂停等控

17、制；Fork创建进程创建进程Exit进程自我终止进程自我终止Wait阻塞当前进程阻塞当前进程Sleep 进程睡眠进程睡眠Getpid读父进程标识读父进程标识4)进程通信：消息队列、共享存储区、进程通信：消息队列、共享存储区、socket等通信渠道等通信渠道的建立、使用和删除；的建立、使用和删除；5)存储管理：内存的申请和释放；存储管理：内存的申请和释放；6)系统管理：设置和读取时间、读取用户和主机标识等；系统管理：设置和读取时间、读取用户和主机标识等；gtime 读取时间读取时间Stime 设置时间设置时间getuid 读取用户标识读取用户标识通过系统调用接口也可使用系统命令。通过系统调用接口

18、也可使用系统命令。C语言里的语言里的system()函数可调用函数可调用shell来完成命令来完成命令如如UNIX系统：系统：system(cp-rdoc/tmp)系统调用的实现过程系统调用的实现过程实际上系统调用语句本身是硬件提供的机器指令），但其实际上系统调用语句本身是硬件提供的机器指令），但其所调用的功能是操作系统提供的。每种机器的机器指令集中所调用的功能是操作系统提供的。每种机器的机器指令集中都有一条系统调用指令。都有一条系统调用指令。陷入指令系统子程序sub 0A0sub 1A1sub nAnsub iAi.陷入处理机构1)保护处理机现场2)取系统调用功能号并寻找子程序入口3)恢复处理机现场并返回入口地址表A0A2Ai.An.系统调用.用户程序设置系统调用号和参数。设置系统调用号和参数。调用号作为指令的一部分如早期调用号作为指令的一部分如早期UNIX），或装入到特定寄），或装入到特定寄存器里如：存器里如：DOSint21h，AH=调用号。）调用号。）参数装入