操作系统教程第3章用户接口与作业管理
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OSLec03作业管理用户接口
OSLec3
22
命令文件方式
把一系列命令组装成文件的方法，然后用文件名作为
命令名执行另外一系列命令 针对大量顺序操作功能而设计，实现了联机状态下的 批处理操作 批处理命令可以是专门的命令，也可是系统的基本命 令；还有有关的语法结构，循环、分支、转移、判别 等，构成一套特殊的命令语言 特点：
2. 初始化文件
作用：设定PATH，USER等重要的环境
变量，程序异常终了时croe文件的大小 限制，新建文件的读写属性等。 B Shell执行.profile C Shell执行.cshrc和.login两个文件 K Shell执行.profile和$ENV两个文件 (sh) .profile与(csh) .login对应，进行注 册时的初始化；
操作系统 第三讲
张涛
OSLec3
1
Review
操作系统的功能 操作系统的特征 操作系统的分类 操作系统的结构
OSLec3
2
第二章
作业管理和用户接口
OSLec3
3
主要内容
用户与操作系统的接口 作业管理 系统调用 图形用户接口
OSLec3
4
2.1 用户与操作系统的接口
作业级接口：操作系统为用户对作业运行全过
作业控制块(JCB, Job Control Block)
用来对作业进行描述的数据结构称
为作业控制块（JCB） 作业控制块是批处理作业存在的标 志 保存系统对于作业进行管理所需要 的全部信息 位于磁盘区域中，和作业一一对应 内容：信息数量及内容因系统而异 生命周期：建立，使用，撤销
OSLec3
27
例：UNIX的作业管理
参考答案 操作系统教程 (陈向群 杨芙清 著) 北京大学出版社 课后答案
2源本质上不同前者是宏观上并发同时运行微观上是交替顺序执行后者则是宏观上并在实现多道程序设计时必须协调好资源使用者和被使用者之间的关系即对处理机资加以管理以实现处理机在各个可运行程序之间的分配与调度对内存资源加以管理将内存分配给各个运行程序还要解决程序在内存中的定位问题并防止内存中各个程序之间互相干扰或对操作系统的干扰对设备资源进行管理使各个程序在使用设备时不发生冲突
我们发展操作系统的目标就是：充分利用硬件，提供更好的服务。 13.请作一个调查，看看各种计算机的应用领域都在使用什么样的操作系统，他们分别是 什么类型的操作系统，调查的内容应该涵概现代操作系统的主要类别. 14.现有一下应用计算机的场合，请为其选择适当的操作系统。1）航天航空，核变研究； 2）国家统计局数据处理中心；3）学校学生上机学习编程 4）高炉炉温控制；5）民航定 票系统，6）发送电子邮件（在两个地区之间） 答：1)航天航空，核变研究：嵌入式操作系统
第三章 用户接口与作业管理 1.阐述程序，作业，作业步和进程之间的联系和区别。 答：
(1）作业 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 （2）作业步 一个作业可划分成若干部分，称为一个作业步 典型的作业控制过程： “编译”、“连接装配”、“运行” 2.一个具有分时兼批处理功能的操作系统应该怎样调度和管理作业？为什么？ 品
计算机系统由硬件子系统和软件子系统组成。 计算机系统的构成包括：如图 1.2 计算机硬件系统的构成：如图 1.4 2.从功能以及程序涉设计的角度说明计算机系统中软件系统是如何构成的？ 答：分为系统软件，支撑软件和应用软件三层。 3.什么是操作系统？请举例说明操作系统在计算机系统中的重要地位。 答：操作系统是计算机系统中的一个系统软件，是一些程序模块的集合。 它们能以尽量有效、合理的方式组织和管理计算机的软硬件资源，合理的组织计算机的工 作流程，控制程序的执行并向用户提供各种服务功能，使得用户能够灵活、方便、有效的 使用计算机，使整个计算机系统能安全高效地运行 4.请举一个实际的例子来说明操作系统的功能。 答：你能用用操作系统管理很多资源 5.为什么说“操作系统是控制硬件的软件”的说法不确切？ 答：操作系统不仅能够控制硬件，也可以控制各种软件资源。 6.操作系统的基本特征是什么？说明他们之间的关系。 答：1.并发性 2.共享性
我们发展操作系统的目标就是：充分利用硬件，提供更好的服务。 13.请作一个调查，看看各种计算机的应用领域都在使用什么样的操作系统，他们分别是 什么类型的操作系统，调查的内容应该涵概现代操作系统的主要类别. 14.现有一下应用计算机的场合，请为其选择适当的操作系统。1）航天航空，核变研究； 2）国家统计局数据处理中心；3）学校学生上机学习编程 4）高炉炉温控制；5）民航定 票系统，6）发送电子邮件（在两个地区之间） 答：1)航天航空，核变研究：嵌入式操作系统
第三章 用户接口与作业管理 1.阐述程序，作业，作业步和进程之间的联系和区别。 答：
(1）作业 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 （2）作业步 一个作业可划分成若干部分，称为一个作业步 典型的作业控制过程： “编译”、“连接装配”、“运行” 2.一个具有分时兼批处理功能的操作系统应该怎样调度和管理作业？为什么？ 品
计算机系统由硬件子系统和软件子系统组成。 计算机系统的构成包括：如图 1.2 计算机硬件系统的构成：如图 1.4 2.从功能以及程序涉设计的角度说明计算机系统中软件系统是如何构成的？ 答：分为系统软件，支撑软件和应用软件三层。 3.什么是操作系统？请举例说明操作系统在计算机系统中的重要地位。 答：操作系统是计算机系统中的一个系统软件，是一些程序模块的集合。 它们能以尽量有效、合理的方式组织和管理计算机的软硬件资源，合理的组织计算机的工 作流程，控制程序的执行并向用户提供各种服务功能，使得用户能够灵活、方便、有效的 使用计算机，使整个计算机系统能安全高效地运行 4.请举一个实际的例子来说明操作系统的功能。 答：你能用用操作系统管理很多资源 5.为什么说“操作系统是控制硬件的软件”的说法不确切？ 答：操作系统不仅能够控制硬件，也可以控制各种软件资源。 6.操作系统的基本特征是什么？说明他们之间的关系。 答：1.并发性 2.共享性
操作系统第三章作业管理
操作系统教程课件 第 4页
机械工业出版社
3.1 作业管理概述
图3－1 作业控制过程
操作系统教程课件 第 5页
机械工业出版社
3.1 作业管理概述
3.作业控制方式 指用户根据操作系统提供的手段来说明作业加工步 骤的方式。 (1)批处理控制方式 用户使用 “作业控制语言”对作业执行的控制意 图编写成一份“作业控制说明书”，连同该作业的 源程序和初始数据一同提交给计算机系统，操作系 统将按照用户说明的控制意图来控制作业的执行。 采用该方式对作业进行控制时，其控制意图是事先 在脱机情况下说明的，且作业完全由操作系统自动 控制执行。因此，该控制方式又称自动控制方式或 脱机控制方式。 采用该方式的作业称“批处理作业”，又称“脱机 作业”。 操作系统教程课件 第 6页 机械工业出版社
操作系统教程课件 第 7页
机械
3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4
批处理作业输入 批处理作业的调度 作业调度算法 批处理作业的控制
操作系统教程课件
第 8页
机械工业出版社
3.2 批处理作业的管理
根据作业进入系统的过程，可将作业管理 功能分成三部分： (1)作业输入：把作业装入辅存输入井中， 并按照进入的先后顺序形成后备作业队列 的过程。 (2)作业调度：按某种调度策略选择后备作 业队列中的若干作业装入主存运行的过程。 (3)作业控制：在操作系统控制下，用户如 何组织他的作业并控制作业的运行。
操作系统教程课件 页 第 15
机械工业出版社
3.2.2 批处理作业的调度
提交状态
初始数据 初始数据 后备状态
运行状态
完成状态
…
源程序
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3.1 作业管理概述
图3－1 作业控制过程
操作系统教程课件 第 5页
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3.1 作业管理概述
3.作业控制方式 指用户根据操作系统提供的手段来说明作业加工步 骤的方式。 (1)批处理控制方式 用户使用 “作业控制语言”对作业执行的控制意 图编写成一份“作业控制说明书”，连同该作业的 源程序和初始数据一同提交给计算机系统，操作系 统将按照用户说明的控制意图来控制作业的执行。 采用该方式对作业进行控制时，其控制意图是事先 在脱机情况下说明的，且作业完全由操作系统自动 控制执行。因此，该控制方式又称自动控制方式或 脱机控制方式。 采用该方式的作业称“批处理作业”，又称“脱机 作业”。 操作系统教程课件 第 6页 机械工业出版社
操作系统教程课件 第 7页
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3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4
批处理作业输入 批处理作业的调度 作业调度算法 批处理作业的控制
操作系统教程课件
第 8页
机械工业出版社
3.2 批处理作业的管理
根据作业进入系统的过程，可将作业管理 功能分成三部分： (1)作业输入：把作业装入辅存输入井中， 并按照进入的先后顺序形成后备作业队列 的过程。 (2)作业调度：按某种调度策略选择后备作 业队列中的若干作业装入主存运行的过程。 (3)作业控制：在操作系统控制下，用户如 何组织他的作业并控制作业的运行。
操作系统教程课件 页 第 15
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3.2.2 批处理作业的调度
提交状态
初始数据 初始数据 后备状态
运行状态
完成状态
…
源程序
第三章作业管理
第三章作业管理3. 1 学习指导操作系统为用户提供两个接口，一个是系统为用户提供的各种命令接口，用户利用这些操作命令来组织和控制作业的执行或管理计算机系统一个是程序接口，编程人员使用它们来请求操作系统服务。
按命令方式对作业控制方式的不同，可将命令接口分为联机命令接口和脱机命令接口。
联机命令接口又称交互式命令接口，它由一组键盘操作命令组成。
用户通过控制台或终端键入操作命令，向系统提出各种服务要求。
在微机系统中，通常把键盘命令分为内部命令和外部命令两大类。
脱机命令接口也称批处理命令接口，它是一组作业控制命令(或称作业控制语言)组成。
脱机用户是指不能直接干预作业运行的用户，他们事先用相应的作业控制命令写成一份作业操作说明书，连同作业一起提交给系统，当系统调度到该作业时，由系统中的命令解释程序对作业说明书上的命令或作业控制语句逐条解释执行。
程序接口由一组系统调用组成。
用户通过在程序中使用这些系统调用来请求操作系统提供的服务。
所谓系统调用就是用户在程序中调用操作系统所提供的一些子功能。
具体地讲，系统调用就是通过系统调用命令中断现行程序，而转去执行相应的子程序，以完成特定的系统功能。
对操作系统而言，其所提供的系统调用命令条数、格式以及所执行的功能等都不尽相同。
系统调用命令是为了扩充机器指令、增强系统功能、方便用户使用而提供的。
因此，在一些计算机系统中，把系统调用命令称为广义指令。
广义指令与机器指令在性质上是不同的，机器指令是用硬件线路直接实现的，而广义指令则是由操作系统提供的一个或多个子程序模块实现的。
用户使用操作系统的主要目的是作业处理。
一个作业进入系统到运行结束，一般需经历收容、运行、完成三个阶段，与这三个阶段对应的作业处于后备、运行和完成三种状态。
作业调度的主要功能是按照某种原则从后备作业队列中选取作业进入主存，并为作业做好运行前的准备工作和作业完成后的善后处理工作。
常用的作业调度算法有：先来先服务、短作业优先、响应比高者优先、优先数优先等调度算法。
操作系统教程(第二版)第3章 用户接口与作业管理
6. 批处理作业的调度
主要功能： 审查系统能否满足用户作业的资源要求
只要通过调用相应的资源管理程序的有关部分 审核其表中是否能满足作业说明书中的要求即可
按照一定的算法从输入井中的后备作业中选取作业
调度的关键在选择恰当的算法
6. 批处理作业的调度(续1)
（1）调度算法评价
调度实质上是一个策略问题 设定的目标往往是相互冲突的
（JCL）
（2）作业控制语言的类别 包括：I/O命令、编译命令、操作命令以及条 件命令等
2. 批处理作业控制语言与作业说明书(续)
（3）作业说明书
表达用户对作业的控制意图
内容： 作业的基本描述 作业控制描述 资源要求描述
3. 作业控制块与作业表
（1）作业控制块（JCB：Job Control Block）
大多数操作系统都采用比较简单的调度算法
6. 批处理作业的调度(续3)
（2）调度算法性能的衡量
作业平均周转时间 假定某一作业进入“输入井”的时间为Si(提交时间，到
达时间），它被选中执行，得到计算结果的时间为Ei （完成时间）它的周转时间为Ti ＝Ei – Si 则作业平均周转时间为：
T＝（ ）n T×i
目标：
单位时间内运行尽可能多的作业 使处理机尽可能保持“忙碌” 使各种I/O设备得以充分利用 对所有的作业都是公平合理的
6. 批处理作业的调度(续2)
要设计一个理想的调度算法是一件十分困难的事 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： 调度算法应与系统设计目标保持一致 注意系统资源均衡使用 保证提交的作业在截止时间内完成 设法缩短作业平均周转时间
作业带权平均周转时间 W = 3.25
第三章作业管理
第三章作业管理3. 1 学习指导操作系统为用户提供两个接口，一个是系统为用户提供的各种命令接口，用户利用这些操作命令来组织和控制作业的执行或管理计算机系统一个是程序接口，编程人员使用它们来请求操作系统服务。
按命令方式对作业控制方式的不同，可将命令接口分为联机命令接口和脱机命令接口。
联机命令接口又称交互式命令接口，它由一组键盘操作命令组成。
用户通过控制台或终端键入操作命令，向系统提出各种服务要求。
在微机系统中，通常把键盘命令分为内部命令和外部命令两大类。
脱机命令接口也称批处理命令接口，它是一组作业控制命令(或称作业控制语言)组成。
脱机用户是指不能直接干预作业运行的用户，他们事先用相应的作业控制命令写成一份作业操作说明书，连同作业一起提交给系统，当系统调度到该作业时，由系统中的命令解释程序对作业说明书上的命令或作业控制语句逐条解释执行。
程序接口由一组系统调用组成。
用户通过在程序中使用这些系统调用来请求操作系统提供的服务。
所谓系统调用就是用户在程序中调用操作系统所提供的一些子功能。
具体地讲，系统调用就是通过系统调用命令中断现行程序，而转去执行相应的子程序，以完成特定的系统功能。
对操作系统而言，其所提供的系统调用命令条数、格式以及所执行的功能等都不尽相同。
系统调用命令是为了扩充机器指令、增强系统功能、方便用户使用而提供的。
因此，在一些计算机系统中，把系统调用命令称为广义指令。
广义指令与机器指令在性质上是不同的，机器指令是用硬件线路直接实现的，而广义指令则是由操作系统提供的一个或多个子程序模块实现的。
用户使用操作系统的主要目的是作业处理。
一个作业进入系统到运行结束，一般需经历收容、运行、完成三个阶段，与这三个阶段对应的作业处于后备、运行和完成三种状态。
作业调度的主要功能是按照某种原则从后备作业队列中选取作业进入主存，并为作业做好运行前的准备工作和作业完成后的善后处理工作。
常用的作业调度算法有：先来先服务、短作业优先、响应比高者优先、优先数优先等调度算法。
操作系统课件 第三章
对于批处理系统， 对于批处理系统 ， 一方面要使系统 运行效率最高， 运行效率最高 ， 另一方面要兼顾用户的 容忍程度。 容忍程度 。 一方面要设法提高系统的吞 量能力， 量能力 ， 另一方面也要设法减少作业的 平均周转时间； 平均周转时间； 对于分时系统， 对于分时系统 ， 应保证用户能容忍 的响应时间； 的响应时间； 对于实时系统， 对于实时系统 ， 在满足实时目标的 前提下才考虑系统资源的利用效率。 前提下才考虑系统资源的利用效率。
进程调度决定什么时候真正获得CPU 进程调度决定什么时候真正获得CPU 的问题。 的问题。又把进程调度叫做处理机的低 级调度或微调度。 级调度或微调度。 在分时系统中， 在分时系统中，通常只有进程调度 而没有作业调度，其目的是为了对各用 而没有作业调度，其目的是为了对各用 户命令的及时响应， 户命令的及时响应，使各用户作业得到 快速地运行。 快速地运行。 在批处理和分时系统中， 在批处理和分时系统中，为了提高 系统资源的利用，又增加了处理机的中 系统资源的利用，又增加了处理机的中 级调度或交换调度。 级调度或交换调度。
1 后备状态 用户将作业提交给操作员， 用户将作业提交给操作员 ， 操作员 将用户提交的各作业通过spooling系统送 将用户提交的各作业通过 系统送 入外存输入井。之后， 入外存输入井。之后，系统为每个进入系 统的作业建立作业控制块， 统的作业建立作业控制块，填写必要的信 并把作业控制块放入作业后备队列， 息，并把作业控制块放入作业后备队列， 为作业调度作准备。 为作业调度作准备。这时作业所处的状态 为后备状。 为后备状。 2 运行状态 一个作业被作业调度程序选中， 一个作业被作业调度程序选中 ， 且分配 了必要的资源和为其中的一个作业步建立 了进程之后，作业处于运行状态。 了进程之后，作业处于运行状态。
第三章 作业管理
输入缓冲区和输出缓冲区：是在内存开辟的两大缓冲区。
输入缓冲区：暂存由输入设备送来的数据，以后再传送到输入
井。 输出缓冲区：暂存从输出井送来的数据，以后再传送给输出设 备。 预输入程序：模拟脱机输入时的外围控制机，将用户要求的数 据从输入机，通过输入缓冲区再送到输入井。当CPU需要输 入数据时，直接从输入井读入内存。
系统调用：是OS内提供的一些子程序，用户通
过称为特殊指令的命令调用这些子程序，以取
得OS的服务。
系统调用可以执行处理机的全部指令集。
系统调用命令：可看成是机器指令的扩充。机器指
令是由硬件执行，而系统调用命令由操作系统核心
解释执行。
用户程序只能执行处理机的非特权指令，用户程序
必须使用系统调用命令请求系统服务和进行资源请
2) 文件管理：创建、删除、打开、关闭、读/写文件，得 到和设置文件属性等。 3) 设备管理：请求、释放、读/写设备，得到的设置设备 属性，连接和卸下设备等。
4) 其他服务：得到和设置时间及日期，发送和接收消息
等。
2. 作业的控制方式
用户使用命令一级的接口来组织和控制作业运行： ① 脱机作业控制。主要用于批处理的作业控制。用户利
1. 后备状态：已送入外存输入井，建立作业控制块，并
把作业控制块放入作业后备队列。
2. 运行状态：一个作业被作业调度程序选中，且分配了
必要的资源和为其中的一个作业步建立了进程之后。 3. 完成状态：当作业运行完或错误中断时，作业进入完 成状态。 这三种状态的转换如图3.1所示。
进入状态
数据
后备状态
1. 系统保护
处理机的执行状态为竞争系统资源的各并发运行的进程提供保护 和共享的基础。 处理机的状态：管态(核心态)和目态(用户态)。 PSW：反映处理机硬件状态的处理机状态字，有一位指示CPU当前 状态（0为核心态，1为用户态）该状态的转换是在系统调用时由 硬件自动实现的。 处理机的指令： –特权级指令：是指关系系统全局的指令。如启动外部设备、设 置时钟、关中断、清主存等
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操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
6. 批处理作业的调度(续9)
例1：将待处理作业分成如下队列： 队列1：计算量大的作业 队列2：I/O量大的作业 队列3：计算量与I/O量均衡的作业
n 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 有的使用外部设备
n 使得系统的各种资源能得到充分利用
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
JCB1 JCB2 …… JCBi …… JCBn
作业表
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
4. 批处理作业的状态及转换
一个作业从进入系统到运行结束
经历四个不同的状态： “进入” “后备” “运行” “完成”
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
4. 批处理作业的状态及转换(续1)
进入状态
后备状态
运行状态
退出状态
数据
数据
…
输
作
源程序
入
业
作业说 明书
程
调
序
度
输
输入设备
入
井
作业控制进程
运行
进程 调度
就绪
等待
输 出 程 序
输
出
输出设备
井
作业和进程的状态转换图
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
4. 批处理作业的状态及转换(续2)
（1）运行状态的作业 三种状态： n 就绪状态 n 执行状态 n 阻塞状态
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 n 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 n 设法缩短作业平均周转时间
大多数操作系统都采用比较简单的调度算法
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
6. 批处理作业的调度(续3)
（2）调度算法性能的衡量
作业平均周转时间 假定某一作业进入“输入井”的时间为Si(提交时间，到
达时间），它被选中执行，得到计算结果的时间为Ei （完成时间）它的周转时间为Ti ＝Ei – Si 则作业平均周转时间为：
T＝（ ）×
n为被测定作业流中的作业数
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
6. 批处理作业的调度(续4)
平均带权周转时间 带权周转时间W＝T/r=周转时间/运行时间
W＝（ ）×
7．作业调度与进程调度
作业能否占用处理器？什么时间能够占用处理器？ 由进程调度来决定
进程的初始状态为就绪状态 进程调度选择当前可占用 CPU处理进程，当它让出处理器
时，进程调度就再选另一作业的进程 作业调度与进程调度相互配合，实现作业的并行
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
8. 批处理作业的控制
1.作业的基本概念
（1）作业 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
（2）作业步 一个作业可划分成若干部分，称为一个作业步 典型的作业控制过程： “编译”、“连接装配”、“运行”
（3）作业流
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
1. 作业的基本概念(续1)
（4）典型的作业步
源程序
库函数 子程序
动态库函 数
输入数据
编译
目标 程序 段
连接装配
目标 程序
运行
计算结果
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
2. 批处理作业控制语言与作业说明书
（1）作业控制语言 n 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 n 书写作业说明书的语言称为作业控制语言
（JCL）
（2）作业控制语言的类别 包括：I/O命令、编译命令、操作命令以及条 件命令等
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
2. 批处理作业控制语言与作业说明书(续)
（3）作业说明书
表达用户对作业的控制意图
内容： n 作业的基本描述 n 作业控制描述 n 资源要求描述
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
3. 作业控制块与作业表
（1）作业控制块（JCB：Job Control Block）
作业输入方式
联机输入方式 脱机输入方式 SPOOLing系统
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
5. 作业的建立(续2)
联机输入方式 n 用户和系统通过交互会话来输入作业 n 外围设备直接和主机连接
脱机输入方式 为了解决单台ห้องสมุดไป่ตู้备联机输入时的CPU浪费问题
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
响应比R = 作业周转时间 / 作业处理时间 =（作业处理时间+作业等待时间）/ 作业处理时间 = 1 +（作业等待时间 / 作业处理时间）
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
6. 批处理作业的调度(续7)
n 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） 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JCB优先数决定进入内存的次序
n 作业控制块是批处理作业存在的标志 n 保存有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
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
3. 作业控制块与作业表(续1)
（2）作业控制块的内容 作业控制块中所包含的信息数量及内容因系 统而异
n 较简单的系统 n 较复杂的系统
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
5. 作业的建立
一个作业建立过程的两个子过程： n 作业的输入 n JCB的建立
作业控制块JCB和作业：一一对应关系
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
5. 作业的建立(续1)
（1）作业的输入
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
系统为用户在程序一级提供有关服务而设置 由一组系统调用命令组成 n 负责管理和控制运行的程序 n 并在这些程序与系统控制的资源和提供的服务间实
现交互作用
n 用汇编语言：在程序中直接用系统调用命令 n 用高级语言：可在编程时使用过程调用语句
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
二、批处理系统作业处理
（b）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：
优先数 = 用户规定优先数 – 作业处理时间 + 作业等待时间 – 输出量
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
6. 批处理作业的调度(续8)
n 均衡调度算法(分类排队算法)
基本思想： n 根据系统运行情况和作业属性将作业分类 n 轮流从不同的作业类中挑选作业 目标： n 力求均衡地利用各种系统资源，发挥资源使用效率 n 力求使用户满意
n 作业控制程序只有一个
对应每一处于执行状态的作业有一作业控制进程
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
n 当作业为执行态时，作业调度程序为其建立一作业控 制进程, 由该进程控制作业运行
n 作业控制进程：主要负责控制作业的运行，具体解释 执行作业说明书的每一个作业步，并创建子进程来完 成相应步骤
n 一个作业步的处理：
（1）建立子进程
（2）为其申请资源
（3）访问该作业的JCB （4）释放占有资源
（5）撤消子进程等
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
6. 批处理作业的调度(续10)
例2：将待处理作业分成如下三个队列： 队列1：长作业 队列2：中等长度作业 队列3：短作业
n 调度时 取队列1一作业，队列2一作业，队列3一作业
n 长作业用户和短作业用户均比较满意
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
6. 批处理作业的调度(续11)
3. 作业控制块与作业表(续2)
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
作业控制块JCB
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
3. 作业控制块与作业表(续3)
（3）作业控制块的建立
（5）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，已知它们进入 系统的时间、估计运行时间
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转时间和带权 的平均周转时间
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
6. 批处理作业的调度(续12)
先来先服务调度算法计算结果
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
6. 批处理作业的调度(续13)
最短作业优先作业算法计算结果
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
6. 批处理作业的调度(续14)
最高响应比优先作业算法计算结果
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
6. 批处理作业的调度(续15)
（7）多道程序对平均周转时间的影响
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
6. 批处理作业的调度(续6)
（4）常见的批处理作业调度算法
n 先来先服务算法（FCFS：First Come First Serve）
n 最短作业优先算法（SJF：Shortest Job First）
n 最高响应比优先算法 （HRN：Highest Response Ratio Next）
6. 批处理作业的调度
主要功能： n 审查系统能否满足用户作业的资源要求
只要通过调用相应的资源管理程序的有关部分 审核其表中是否能满足作业说明书中的要求即可
n 按照一定的算法从输入井中的后备作业中选取作业
调度的关键在选择恰当的算法
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
6. 批处理作业的调度(续9)
例1：将待处理作业分成如下队列： 队列1：计算量大的作业 队列2：I/O量大的作业 队列3：计算量与I/O量均衡的作业
n 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 有的使用外部设备
n 使得系统的各种资源能得到充分利用
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
JCB1 JCB2 …… JCBi …… JCBn
作业表
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
4. 批处理作业的状态及转换
一个作业从进入系统到运行结束
经历四个不同的状态： “进入” “后备” “运行” “完成”
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
4. 批处理作业的状态及转换(续1)
进入状态
后备状态
运行状态
退出状态
数据
数据
…
输
作
源程序
入
业
作业说 明书
程
调
序
度
输
输入设备
入
井
作业控制进程
运行
进程 调度
就绪
等待
输 出 程 序
输
出
输出设备
井
作业和进程的状态转换图
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4. 批处理作业的状态及转换(续2)
（1）运行状态的作业 三种状态： n 就绪状态 n 执行状态 n 阻塞状态
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 n 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 n 设法缩短作业平均周转时间
大多数操作系统都采用比较简单的调度算法
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
6. 批处理作业的调度(续3)
（2）调度算法性能的衡量
作业平均周转时间 假定某一作业进入“输入井”的时间为Si(提交时间，到
达时间），它被选中执行，得到计算结果的时间为Ei （完成时间）它的周转时间为Ti ＝Ei – Si 则作业平均周转时间为：
T＝（ ）×
n为被测定作业流中的作业数
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6. 批处理作业的调度(续4)
平均带权周转时间 带权周转时间W＝T/r=周转时间/运行时间
W＝（ ）×
7．作业调度与进程调度
作业能否占用处理器？什么时间能够占用处理器？ 由进程调度来决定
进程的初始状态为就绪状态 进程调度选择当前可占用 CPU处理进程，当它让出处理器
时，进程调度就再选另一作业的进程 作业调度与进程调度相互配合，实现作业的并行
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8. 批处理作业的控制
1.作业的基本概念
（1）作业 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
（2）作业步 一个作业可划分成若干部分，称为一个作业步 典型的作业控制过程： “编译”、“连接装配”、“运行”
（3）作业流
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1. 作业的基本概念(续1)
（4）典型的作业步
源程序
库函数 子程序
动态库函 数
输入数据
编译
目标 程序 段
连接装配
目标 程序
运行
计算结果
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2. 批处理作业控制语言与作业说明书
（1）作业控制语言 n 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 n 书写作业说明书的语言称为作业控制语言
（JCL）
（2）作业控制语言的类别 包括：I/O命令、编译命令、操作命令以及条 件命令等
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2. 批处理作业控制语言与作业说明书(续)
（3）作业说明书
表达用户对作业的控制意图
内容： n 作业的基本描述 n 作业控制描述 n 资源要求描述
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3. 作业控制块与作业表
（1）作业控制块（JCB：Job Control Block）
作业输入方式
联机输入方式 脱机输入方式 SPOOLing系统
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5. 作业的建立(续2)
联机输入方式 n 用户和系统通过交互会话来输入作业 n 外围设备直接和主机连接
脱机输入方式 为了解决单台ห้องสมุดไป่ตู้备联机输入时的CPU浪费问题
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
响应比R = 作业周转时间 / 作业处理时间 =（作业处理时间+作业等待时间）/ 作业处理时间 = 1 +（作业等待时间 / 作业处理时间）
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6. 批处理作业的调度(续7)
n 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） 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JCB优先数决定进入内存的次序
n 作业控制块是批处理作业存在的标志 n 保存有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
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3. 作业控制块与作业表(续1)
（2）作业控制块的内容 作业控制块中所包含的信息数量及内容因系 统而异
n 较简单的系统 n 较复杂的系统
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操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
5. 作业的建立
一个作业建立过程的两个子过程： n 作业的输入 n JCB的建立
作业控制块JCB和作业：一一对应关系
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5. 作业的建立(续1)
（1）作业的输入
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
系统为用户在程序一级提供有关服务而设置 由一组系统调用命令组成 n 负责管理和控制运行的程序 n 并在这些程序与系统控制的资源和提供的服务间实
现交互作用
n 用汇编语言：在程序中直接用系统调用命令 n 用高级语言：可在编程时使用过程调用语句
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二、批处理系统作业处理
（b）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：
优先数 = 用户规定优先数 – 作业处理时间 + 作业等待时间 – 输出量
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6. 批处理作业的调度(续8)
n 均衡调度算法(分类排队算法)
基本思想： n 根据系统运行情况和作业属性将作业分类 n 轮流从不同的作业类中挑选作业 目标： n 力求均衡地利用各种系统资源，发挥资源使用效率 n 力求使用户满意
n 作业控制程序只有一个
对应每一处于执行状态的作业有一作业控制进程
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
n 当作业为执行态时，作业调度程序为其建立一作业控 制进程, 由该进程控制作业运行
n 作业控制进程：主要负责控制作业的运行，具体解释 执行作业说明书的每一个作业步，并创建子进程来完 成相应步骤
n 一个作业步的处理：
（1）建立子进程
（2）为其申请资源
（3）访问该作业的JCB （4）释放占有资源
（5）撤消子进程等
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6. 批处理作业的调度(续10)
例2：将待处理作业分成如下三个队列： 队列1：长作业 队列2：中等长度作业 队列3：短作业
n 调度时 取队列1一作业，队列2一作业，队列3一作业
n 长作业用户和短作业用户均比较满意
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6. 批处理作业的调度(续11)
3. 作业控制块与作业表(续2)
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
作业控制块JCB
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3. 作业控制块与作业表(续3)
（3）作业控制块的建立
（5）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，已知它们进入 系统的时间、估计运行时间
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转时间和带权 的平均周转时间
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6. 批处理作业的调度(续12)
先来先服务调度算法计算结果
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6. 批处理作业的调度(续13)
最短作业优先作业算法计算结果
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6. 批处理作业的调度(续14)
最高响应比优先作业算法计算结果
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6. 批处理作业的调度(续15)
（7）多道程序对平均周转时间的影响
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理
6. 批处理作业的调度(续6)
（4）常见的批处理作业调度算法
n 先来先服务算法（FCFS：First Come First Serve）
n 最短作业优先算法（SJF：Shortest Job First）
n 最高响应比优先算法 （HRN：Highest Response Ratio Next）
6. 批处理作业的调度
主要功能： n 审查系统能否满足用户作业的资源要求
只要通过调用相应的资源管理程序的有关部分 审核其表中是否能满足作业说明书中的要求即可
n 按照一定的算法从输入井中的后备作业中选取作业
调度的关键在选择恰当的算法
操作系统教程第3章用户接口与作业 管理