作業(yè)管理與用戶接口

1、2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理 第第2 2章章 作業(yè)管理與用戶接口作業(yè)管理與用戶接口作業(yè)的概念早于操作系統(tǒng)，雖然對于終作業(yè)的概念早于操作系統(tǒng)，雖然對于終端用戶（如端用戶（如PC用戶）來說已很淡化。然用戶）來說已很淡化。然而在批處理系統(tǒng)中，用戶是以典型的作而在批處理系統(tǒng)中，用戶是以典型的作業(yè)方式把任務(wù)交給計算機(jī)處理。目前，業(yè)方式把任務(wù)交給計算機(jī)處理。目前，對作業(yè)的理解具有廣義性，主要體現(xiàn)在對作業(yè)的理解具有廣義性，主要體現(xiàn)在宏觀上或概念上。宏觀上或概念上。2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理理解作業(yè)及其四種狀態(tài)。理解作業(yè)及其四種狀態(tài)。掌握對作業(yè)調(diào)度算法的幾個評估公式：掌握

2、對作業(yè)調(diào)度算法的幾個評估公式：CPUCPU利用利用率、吞吐量、作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間和帶權(quán)平均周轉(zhuǎn)時率、吞吐量、作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間和帶權(quán)平均周轉(zhuǎn)時間間。理解四個常見的作業(yè)調(diào)度算法：先來先服務(wù)、短理解四個常見的作業(yè)調(diào)度算法：先來先服務(wù)、短作業(yè)優(yōu)先、響應(yīng)比高者優(yōu)先和優(yōu)先級法。作業(yè)優(yōu)先、響應(yīng)比高者優(yōu)先和優(yōu)先級法。掌握系統(tǒng)調(diào)用與一般過程調(diào)用的區(qū)別。掌握系統(tǒng)調(diào)用與一般過程調(diào)用的區(qū)別。 教學(xué)要求教學(xué)要求2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理2.1 作業(yè)的概念作業(yè)的概念2.2 作業(yè)管理的功能作業(yè)管理的功能2.3 操作系統(tǒng)的用戶接口操作系統(tǒng)的用戶接口2.4 Windows 2000/XP的用戶接口的用戶接口2

3、.5 Linux的用戶接口的用戶接口 教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理 2.1 2.1 作業(yè)的概念作業(yè)的概念2.1.1 作業(yè)和作業(yè)步作業(yè)和作業(yè)步2.1.2 作業(yè)的類型作業(yè)的類型2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理2.1.1 作業(yè)和作業(yè)步作業(yè)和作業(yè)步n作業(yè)：用戶交給計算機(jī)所做的工作的集作業(yè)：用戶交給計算機(jī)所做的工作的集合。合。n作業(yè)步：作業(yè)中的一個相對獨(dú)立的步驟。作業(yè)步：作業(yè)中的一個相對獨(dú)立的步驟。如編程作業(yè)中的編輯、編譯、連接、運(yùn)如編程作業(yè)中的編輯、編譯、連接、運(yùn)行等幾個作業(yè)步。行等幾個作業(yè)步。2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理u交互式作業(yè)（

4、聯(lián)機(jī)作業(yè)）交互式作業(yè)（聯(lián)機(jī)作業(yè)）：用戶獨(dú)占終端實(shí)施用戶獨(dú)占終端實(shí)施交互式控制，特別適合于對程序的動態(tài)調(diào)試和交互式控制，特別適合于對程序的動態(tài)調(diào)試和修改。修改。u批處理作業(yè)（脫機(jī)作業(yè)）批處理作業(yè)（脫機(jī)作業(yè)）：作業(yè)由程序、數(shù)據(jù)、作業(yè)由程序、數(shù)據(jù)、作業(yè)說明書三部分組成作業(yè)說明書三部分組成。程序程序是問題求解的算是問題求解的算法描述；法描述；數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是程序加工的對象，但有些程序是程序加工的對象，但有些程序未必使用數(shù)據(jù)；未必使用數(shù)據(jù)；作業(yè)說明書作業(yè)說明書是告訴操作系統(tǒng)本是告訴操作系統(tǒng)本作業(yè)的程序和數(shù)據(jù)按什么樣的控制要求使之執(zhí)作業(yè)的程序和數(shù)據(jù)按什么樣的控制要求使之執(zhí)行。行。2.1.2 作業(yè)的類型作業(yè)的類型

5、2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理 2.2 2.2 作業(yè)管理的功能作業(yè)管理的功能 2.2.1 作業(yè)的建立作業(yè)的建立 2.2.2 作業(yè)控制塊作業(yè)控制塊 2.2.3 作業(yè)的狀態(tài)變遷作業(yè)的狀態(tài)變遷 2.2.4 作業(yè)調(diào)度作業(yè)調(diào)度2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理2.2.1 作業(yè)的建立作業(yè)的建立主要方式：主要方式：n脫機(jī)輸入方式脫機(jī)輸入方式n直接耦合方式直接耦合方式nSPOOLING輸入方式輸入方式另外，還有聯(lián)機(jī)輸入、網(wǎng)絡(luò)輸入方式等另外，還有聯(lián)機(jī)輸入、網(wǎng)絡(luò)輸入方式等2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理 作業(yè)控制塊作業(yè)控制塊(JCB)(JCB)中包含了該作業(yè)的基本描述信息

6、中包含了該作業(yè)的基本描述信息和控制和控制信息，它信息，它是作業(yè)存在與否的惟一標(biāo)志，體現(xiàn)是作業(yè)存在與否的惟一標(biāo)志，體現(xiàn)了一個作業(yè)的生命周期。了一個作業(yè)的生命周期。JCBJCB中通常包含的內(nèi)容有：中通常包含的內(nèi)容有：n描述信息。包括作業(yè)名、作業(yè)狀態(tài)、作業(yè)的優(yōu)先級描述信息。包括作業(yè)名、作業(yè)狀態(tài)、作業(yè)的優(yōu)先級和作業(yè)類型等。和作業(yè)類型等。n資源要求。包括要求運(yùn)行的時間、最遲結(jié)束時間、資源要求。包括要求運(yùn)行的時間、最遲結(jié)束時間、需要的主存空間、外設(shè)的種類和數(shù)量。需要的主存空間、外設(shè)的種類和數(shù)量。n使用信息。包括作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)的時間、開始運(yùn)行時使用信息。包括作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)的時間、開始運(yùn)行時間、已經(jīng)運(yùn)行時間和內(nèi)存

7、地址等。間、已經(jīng)運(yùn)行時間和內(nèi)存地址等。2.2.2 作業(yè)控制塊作業(yè)控制塊2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理提交狀態(tài)。提交狀態(tài)。收容收容狀態(tài)（后備狀態(tài)）。建立狀態(tài)（后備狀態(tài)）。建立JCBJCB，形成作，形成作業(yè)后備隊列業(yè)后備隊列執(zhí)行狀態(tài)。執(zhí)行狀態(tài)。建立主進(jìn)程，系統(tǒng)從作業(yè)管理轉(zhuǎn)建立主進(jìn)程，系統(tǒng)從作業(yè)管理轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)程管理變?yōu)檫M(jìn)程管理 從微觀來看，作業(yè)的執(zhí)行狀態(tài)可能是就緒、從微觀來看，作業(yè)的執(zhí)行狀態(tài)可能是就緒、執(zhí)行或等待（阻塞）三種狀態(tài)中的一種。執(zhí)行或等待（阻塞）三種狀態(tài)中的一種。完成狀態(tài)。完成狀態(tài)。正常運(yùn)行完成或因故障終止時正常運(yùn)行完成或因故障終止時2.2.3 作業(yè)的狀態(tài)變遷作業(yè)的狀態(tài)變遷2

8、022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理1、 作業(yè)調(diào)度的概念作業(yè)調(diào)度的概念 后備狀態(tài)后備狀態(tài)執(zhí)行狀態(tài)執(zhí)行狀態(tài)2、作業(yè)調(diào)度的性能指標(biāo)、作業(yè)調(diào)度的性能指標(biāo)（1 1）CPUCPU利用率：利用率：（2 2）吞吐率：）吞吐率：（3 3）平均周轉(zhuǎn)時間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間平均周轉(zhuǎn)時間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間 周轉(zhuǎn)時間完成時間提交時間周轉(zhuǎn)時間完成時間提交時間等待時間運(yùn)行時間等待時間運(yùn)行時間2.2.4 作業(yè)調(diào)度作業(yè)調(diào)度2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理3 3、作業(yè)調(diào)度算法、作業(yè)調(diào)度算法（1 1）先來先服務(wù)）先來先服務(wù) （2 2）短作業(yè)優(yōu)先）短作業(yè)優(yōu)先 （3 3）響應(yīng)比高優(yōu)先）響應(yīng)比高優(yōu)先（4 4）優(yōu)先級

9、高優(yōu)先）優(yōu)先級高優(yōu)先2.2.4 作業(yè)調(diào)度（續(xù)）作業(yè)調(diào)度（續(xù)）2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理 2.3 2.3 操作系統(tǒng)的用戶接口操作系統(tǒng)的用戶接口 2.3.1 用戶接口的功能用戶接口的功能 2.3.2 命令接口命令接口 2.3.3 程序接口程序接口2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理n功能：向用戶提供使用計算機(jī)的接口n類型：命令接口和程序接口命令接口和程序接口2.3.1 用戶接口的功能和類型用戶接口的功能和類型2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理1 1、聯(lián)機(jī)命令接口、聯(lián)機(jī)命令接口 由由鍵盤命令鍵盤命令和和屏幕命令屏幕命令組成。組成。n鍵盤命令鍵盤命令是由聯(lián)機(jī)用

10、戶在交互式終端上通過鍵是由聯(lián)機(jī)用戶在交互式終端上通過鍵盤鍵入的命令，體現(xiàn)人機(jī)之間的交互性。盤鍵入的命令，體現(xiàn)人機(jī)之間的交互性。n屏幕命令屏幕命令也就是圖形化命令。它由窗口、圖標(biāo)、也就是圖形化命令。它由窗口、圖標(biāo)、菜單、對話框等圖形化元素構(gòu)成。菜單、對話框等圖形化元素構(gòu)成。2 2、脫機(jī)命令接口、脫機(jī)命令接口n作業(yè)控制卡方式作業(yè)控制卡方式n作業(yè)說明書方式作業(yè)說明書方式2.3.2 命令接口命令接口2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理作業(yè)說明書示例（批處理文件）作業(yè)說明書示例（批處理文件）necho offnCd osnMkdir dosnCopy a.txt dosb.txtnType d

11、osb.txtnecho ok! npause 【演示演示】2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理 程序接口是向編程人員提供的，由一系列系統(tǒng)調(diào)程序接口是向編程人員提供的，由一系列系統(tǒng)調(diào)用（用（System Call）指令）指令組成。組成。1、系統(tǒng)調(diào)用的概念、系統(tǒng)調(diào)用的概念 系統(tǒng)調(diào)用是指在用戶程序中，調(diào)用了操作系統(tǒng)中系統(tǒng)調(diào)用是指在用戶程序中，調(diào)用了操作系統(tǒng)中能完成某些特定功能的例行程序，即用戶程序?qū)δ芡瓿赡承┨囟üδ艿睦谐绦?，即用戶程序?qū)SOS的調(diào)用。的調(diào)用。例如打印、讀寫磁盤等工作；例如打印、讀寫磁盤等工作；2.3.3 程序接口程序接口2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理

12、n程序段程序段1：利用系統(tǒng)調(diào)用打?。ㄓ茫豪孟到y(tǒng)調(diào)用打?。ㄓ肐NT指令調(diào)用指令調(diào)用DOS的功能來完成）的功能來完成） MOV AH,05H MOV DL，Char INT 21H Char DB 1當(dāng)當(dāng)INT返回時，打印已經(jīng)完成返回時，打印已經(jīng)完成系統(tǒng)調(diào)用實(shí)例（匯編程序員觀點(diǎn)）系統(tǒng)調(diào)用實(shí)例（匯編程序員觀點(diǎn)） 2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理n程序段程序段2:不用系統(tǒng)調(diào)用，而用不用系統(tǒng)調(diào)用，而用IN/OUT指指令直接讀寫打印機(jī)的接口寄存器令直接讀寫打印機(jī)的接口寄存器 MOVE I,0L1:MOVE I,I+1 CMP I,5 JNC L3 打完五個字符打完五個字符 MOVE A,I

13、L2:IN ADDR1,B 狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器 OR B,BS 狀態(tài)位選擇碼狀態(tài)位選擇碼 JNC L2 未準(zhǔn)備好未準(zhǔn)備好 OUT ADDR2,A 打印打印,數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器 JMP L1L3:RET2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理n通常僅匯編程序員才會接觸到系統(tǒng)調(diào)用，通常僅匯編程序員才會接觸到系統(tǒng)調(diào)用，而高級語言程序員通常接觸不到系統(tǒng)調(diào)而高級語言程序員通常接觸不到系統(tǒng)調(diào)用，只接觸用，只接觸庫函數(shù)庫函數(shù)。n通過庫函數(shù)來實(shí)現(xiàn)對操作系統(tǒng)的通過庫函數(shù)來實(shí)現(xiàn)對操作系統(tǒng)的“間接間接”調(diào)用。調(diào)用。為什么我很少接觸系統(tǒng)調(diào)用為什么我很少接觸系統(tǒng)調(diào)用?2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)

14、管理高級語言中對操作系統(tǒng)的“間接”調(diào)用2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理2 2、系統(tǒng)調(diào)用指令的實(shí)現(xiàn)及其特點(diǎn)、系統(tǒng)調(diào)用指令的實(shí)現(xiàn)及其特點(diǎn)（1 1）機(jī)器、）機(jī)器、OSOS與系統(tǒng)調(diào)用指令間的關(guān)系與系統(tǒng)調(diào)用指令間的關(guān)系n每種每種OSOS提供幾十至幾百個系統(tǒng)調(diào)用提供幾十至幾百個系統(tǒng)調(diào)用n每種機(jī)器僅提供一個系統(tǒng)調(diào)用指令：每種機(jī)器僅提供一個系統(tǒng)調(diào)用指令：n例例:SUN:SUNTRAPTRAP指令指令nSGISGI工作站工作站SYSCALLSYSCALL指令指令nIBM PCIBM PCINTINT指令指令2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理（2）系統(tǒng)調(diào)用指令的實(shí)現(xiàn)機(jī)制（借助中斷機(jī)制）2

15、022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理n系統(tǒng)調(diào)用指令由機(jī)器（系統(tǒng)調(diào)用指令由機(jī)器（CPUCPU）提供，而其）提供，而其調(diào)用的功能由調(diào)用的功能由OSOS提供；提供；n不同的系統(tǒng)調(diào)用使用同一條系統(tǒng)調(diào)用指不同的系統(tǒng)調(diào)用使用同一條系統(tǒng)調(diào)用指令令, ,但指令參數(shù)但指令參數(shù)( (功能號或寄存器功能號或寄存器) )不同；不同；（3 3）系統(tǒng)調(diào)用指令特點(diǎn)系統(tǒng)調(diào)用指令特點(diǎn)2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理2 2、系統(tǒng)調(diào)用的分類、系統(tǒng)調(diào)用的分類n文件管理類。如創(chuàng)建文件、打開文件、讀寫文文件管理類。如創(chuàng)建文件、打開文件、讀寫文件、關(guān)閉文件等；件、關(guān)閉文件等；n進(jìn)程管理類。如進(jìn)程創(chuàng)建、撤消、喚醒以及進(jìn)

16、進(jìn)程管理類。如進(jìn)程創(chuàng)建、撤消、喚醒以及進(jìn)程間通信等；程間通信等；n系統(tǒng)管理類。如取日歷時間、取或設(shè)置終端信系統(tǒng)管理類。如取日歷時間、取或設(shè)置終端信息等；息等；n設(shè)備管理類。設(shè)備管理類。2.3.3 程序接口（續(xù)）程序接口（續(xù)）2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理n執(zhí)行狀態(tài)不同執(zhí)行狀態(tài)不同 前者調(diào)用方在用戶態(tài)，被調(diào)用方在核心態(tài)，后者調(diào)前者調(diào)用方在用戶態(tài)，被調(diào)用方在核心態(tài)，后者調(diào)用方與被調(diào)用方同屬一個狀態(tài)，核心態(tài)或用戶態(tài)。用方與被調(diào)用方同屬一個狀態(tài)，核心態(tài)或用戶態(tài)。n執(zhí)行方式與過程不同執(zhí)行方式與過程不同 前者需使用軟中斷指令（前者需使用軟中斷指令（int）或陷入指令）或陷入指令（trap）

17、；后者使用普通的跳轉(zhuǎn)指令（）；后者使用普通的跳轉(zhuǎn)指令（call、jmp等）等）n提供的方式不同提供的方式不同 前者由前者由OS提供，后者由編譯系統(tǒng)提供提供，后者由編譯系統(tǒng)提供n執(zhí)行的代碼不同執(zhí)行的代碼不同 前者執(zhí)行是前者執(zhí)行是OS內(nèi)核代碼，后者執(zhí)行的是用戶自己編內(nèi)核代碼，后者執(zhí)行的是用戶自己編寫的代碼寫的代碼3、系統(tǒng)調(diào)用與一般過程調(diào)用的區(qū)別、系統(tǒng)調(diào)用與一般過程調(diào)用的區(qū)別2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理4、系統(tǒng)調(diào)用的處理過程、系統(tǒng)調(diào)用的處理過程System Call用戶程序A0SUB0SUB1SUBiSUBnA1AiAn系統(tǒng)調(diào)用處理子程序取系統(tǒng)功能號找入口地址表相應(yīng)入口地址結(jié)束處理

18、恢復(fù)現(xiàn)場A0A1AiAn保護(hù)CPU現(xiàn)場陷入指令系統(tǒng)調(diào)用陷入機(jī)構(gòu)入口地址表2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理系統(tǒng)調(diào)用與庫函數(shù)系統(tǒng)調(diào)用與庫函數(shù)n在程序設(shè)計語言在程序設(shè)計語言(如如C語言語言)中，往往提供與各系統(tǒng)調(diào)用中，往往提供與各系統(tǒng)調(diào)用對應(yīng)的庫函數(shù)，應(yīng)用程序可通過對應(yīng)的庫函數(shù)來使用對應(yīng)的庫函數(shù)，應(yīng)用程序可通過對應(yīng)的庫函數(shù)來使用系統(tǒng)調(diào)用。系統(tǒng)調(diào)用。n庫函數(shù)的目的是隱藏訪管指令細(xì)節(jié)，使系統(tǒng)調(diào)用更象庫函數(shù)的目的是隱藏訪管指令細(xì)節(jié)，使系統(tǒng)調(diào)用更象過程調(diào)用，但一般地說，庫函數(shù)屬于用戶程序而非系過程調(diào)用，但一般地說，庫函數(shù)屬于用戶程序而非系統(tǒng)程序。統(tǒng)程序。n操作系統(tǒng)為用戶提供系統(tǒng)調(diào)用也出于安全和

19、效率考慮，操作系統(tǒng)為用戶提供系統(tǒng)調(diào)用也出于安全和效率考慮，使得用戶態(tài)程序不能自由地訪問內(nèi)核關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或使得用戶態(tài)程序不能自由地訪問內(nèi)核關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或直接訪問硬件資源。直接訪問硬件資源。 【返回】2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理Windows支持支持API的三個組件：的三個組件： Kernel包含了多數(shù)操作系統(tǒng)函數(shù)，如內(nèi)存管包含了多數(shù)操作系統(tǒng)函數(shù)，如內(nèi)存管理、進(jìn)程管理；理、進(jìn)程管理； User集中了窗口管理函數(shù)，如窗口創(chuàng)建、撤集中了窗口管理函數(shù)，如窗口創(chuàng)建、撤銷、移動、對話等相關(guān)函數(shù)；銷、移動、對話等相關(guān)函數(shù)； GDI提供畫圖函數(shù)、打印函數(shù)。提供畫圖函數(shù)、打印函數(shù)。 Window

20、s將三個組件置于動態(tài)鏈接庫將三個組件置于動態(tài)鏈接庫DLL中。中。2.4 Windows 2000/XP2.4 Windows 2000/XP的的APIAPI2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理Win32API和和LinuxLinux系統(tǒng)調(diào)用粗略對應(yīng)關(guān)系系統(tǒng)調(diào)用粗略對應(yīng)關(guān)系 UNIX/Linux Win32 說明說明fork CreatProcess 創(chuàng)建進(jìn)程創(chuàng)建進(jìn)程 waitpid WaitForSingleObject 等待進(jìn)程終止等待進(jìn)程終止open/close CreatFile/CloseHandle 創(chuàng)建或打開創(chuàng)建或打開/關(guān)閉文件關(guān)閉文件read/write ReadFile/WriteFile 讀讀/寫文件寫文件lseek SetFilePointer 移動文件指針移動文件指針mkdir/rmdir Creat/Remove Directory 建立建立/刪除目錄刪除目錄stat GetFileAttributesEx 獲得文件屬性獲得文件屬性2022-3-23第第2章章 作業(yè)管理作業(yè)管理功能：功能：n 命令行解釋命令行解釋n 通配符通配符n 輸入輸入/輸出重定向和管道輸出重定向和管道n Shell環(huán)境控制環(huán)境控制n Shell編程編程2.5 Linux2.5 Linux的用戶接