清华大学操作系统课件_向勇老师的讲义汇总
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清华大学任勇老师信号与系统课件
清华大学
信号与系统答疑 QQ 群：85092397
第四章：信号的谱表示
§4.1 L1 [t0 ,tα ] 上的傅里叶变换（《信号与系统》第二版（郑君里）3.1，3.2）
{ } ∫ L1 [t0,tα ] =
f (t ) | tα t0
f (t ) dt < ∞ ，是[t0,tα ] 上绝对可积函数的全体。
∞
∑ = FnGn*T
n=−∞
{ } { } = T
F G , ∞ n n=−∞
∞ n n=−∞
能量定理：对 ∀f (t ) ∈ L2 [t0,t0 + T ]，有
（4-19）
∫ ( ) ∑ f t0+T t0
t
2
∞
dt = T
Fn 2
n=−∞
（4-20）
均方收敛性（依范数收敛，强收敛）：
定理（均方收敛）：对 ∀f (t ) ∈ L2 [t0,t0 + T ]，则
f
(t)
=
f
⎛ ⎜⎝
t
±
T 2
⎞ ⎟⎠
（4-18）
f (t ) 的傅里叶级数只含有偶次正余弦分量（偶次谐波）。
Parseval 定理（内积不变性）：
定理（Parseval）：对 ∀f (t ) , g (t ) ∈ L2 [t0,t0 + T ] ，则
∫ f (t ) , g (t ) = t0+T f (t ) g* (t )dt t0
∫ ( ) 证明：
Fn
=
1 T
f t0 +T
t0
t
e-jnωtdt ，
6
清华大学
信号与系统答疑 QQ 群：85092397
信号与系统答疑 QQ 群：85092397
第四章：信号的谱表示
§4.1 L1 [t0 ,tα ] 上的傅里叶变换（《信号与系统》第二版（郑君里）3.1，3.2）
{ } ∫ L1 [t0,tα ] =
f (t ) | tα t0
f (t ) dt < ∞ ，是[t0,tα ] 上绝对可积函数的全体。
∞
∑ = FnGn*T
n=−∞
{ } { } = T
F G , ∞ n n=−∞
∞ n n=−∞
能量定理：对 ∀f (t ) ∈ L2 [t0,t0 + T ]，有
（4-19）
∫ ( ) ∑ f t0+T t0
t
2
∞
dt = T
Fn 2
n=−∞
（4-20）
均方收敛性（依范数收敛，强收敛）：
定理（均方收敛）：对 ∀f (t ) ∈ L2 [t0,t0 + T ]，则
f
(t)
=
f
⎛ ⎜⎝
t
±
T 2
⎞ ⎟⎠
（4-18）
f (t ) 的傅里叶级数只含有偶次正余弦分量（偶次谐波）。
Parseval 定理（内积不变性）：
定理（Parseval）：对 ∀f (t ) , g (t ) ∈ L2 [t0,t0 + T ] ，则
∫ f (t ) , g (t ) = t0+T f (t ) g* (t )dt t0
∫ ( ) 证明：
Fn
=
1 T
f t0 +T
t0
t
e-jnωtdt ，
6
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信号与系统答疑 QQ 群：85092397
整理版清华操纵工程基础ppt课件
装备一个 铸造车 间，需 要熔炼 设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
控制工程基础
（第十一章）
9/30/2020
清华大学
控制工程基础
装备一个 铸造车 间，需 要熔炼 设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
9/30/2020
控制工程基础
装备一个 铸造车 间，需 要熔炼 设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
在matlab中，用num=[b1,b2,…,bm,bm1]和 den=[a1,a2,…,an,an1] 分别表示分子和分母多项式系数，然后利 用下面的语句就可以表示这个系统
在matlab下，矩阵A和矩阵B的乘积（假定
其中A，B矩阵是可乘的）可以简单地由运
算C=A*B求出
» C=A*B
C=
203
1
0
2
4
1
5
9/30/2020
控制工程基础
装备一个 铸造车 间，需 要熔炼 设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
Matlab下提供了两种文件格式： m文件， matlab函数
• M文件是普通的ascii码构成的文件，在 这样的文件中只有由matlab语言所支持 的语句，类似于dos下的批处理文件，它 的执行方式很简单，用户只需在matlab 的提示符>>下键入该m文件的文件名，这 样matlab就会自动执行该m文件中的各条 语句。它采用文本方式，编程效率高， 可读性很强。
控制工程基础
（第十一章）
9/30/2020
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控制工程基础
装备一个 铸造车 间，需 要熔炼 设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
9/30/2020
控制工程基础
装备一个 铸造车 间，需 要熔炼 设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
在matlab中，用num=[b1,b2,…,bm,bm1]和 den=[a1,a2,…,an,an1] 分别表示分子和分母多项式系数，然后利 用下面的语句就可以表示这个系统
在matlab下，矩阵A和矩阵B的乘积（假定
其中A，B矩阵是可乘的）可以简单地由运
算C=A*B求出
» C=A*B
C=
203
1
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9/30/2020
控制工程基础
装备一个 铸造车 间，需 要熔炼 设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
Matlab下提供了两种文件格式： m文件， matlab函数
• M文件是普通的ascii码构成的文件，在 这样的文件中只有由matlab语言所支持 的语句，类似于dos下的批处理文件，它 的执行方式很简单，用户只需在matlab 的提示符>>下键入该m文件的文件名，这 样matlab就会自动执行该m文件中的各条 语句。它采用文本方式，编程效率高， 可读性很强。
清华大学操作系统课件_向勇老师的讲义
– R(i)W(j)=; – W(i)R(j)=; – W(i)W(j)=;
前两条保证一个程序的两次读之间数据不变化；最 后一条保证写的结果不丢掉。
现在的问题是这个条件不好检查。
4.1.2 进程的定义和描述
1. 进程的定义
一个具有一定独立功能的程序在一个数据集合 上的一次动态执行过程。
4. 处理机调度器（dispatcher）
处理机调度器是操作系统中的一段代码， 它完成如下功能：
• 把处理机从一个进程切换到另 一个进程； • 防止某进程独占处理机；
5. 进程控制块 (PCB, process control block)
进程控制块是由OS维护的用来记录进程相关 信息的一块内存。
Event 1 Occurs Event 1 Queue Event 2 Occurs Event 2 Queue
Event 1 Wait
Event 2 Wait
五状态进程模型(多队列结构)
1. 状态
• 运行状态(Running)：占用处理机资源；处于此状态的 进程的数目小于等于CPU的数目。
– 在没有其他进程可以执行时（如所有进程都在阻塞状态）， 通常会自动执行系统的空闲进程（相当于空操作）。
四个进程在并发地运行
3. 进程与程序的区别
• 进程是动态的，程序是静态的：程序是有序代码 的集合；进程是程序的执行。通常进程不可在计 算机之间迁移；而程序通常对应着文件、静态和 可以复制。 • 进程是暂时的，程序的永久的：进程是一个状态 变化的过程，程序可长久保存。 • 进程与程序的组成不同：进程的组成包括程序、 数据和进程控制块（即进程状态信息）。 • 进程与程序的对应关系：通过多次执行，一个程 序可对应多个进程；通过调用关系，一个进程可 包括多个程序。
前两条保证一个程序的两次读之间数据不变化；最 后一条保证写的结果不丢掉。
现在的问题是这个条件不好检查。
4.1.2 进程的定义和描述
1. 进程的定义
一个具有一定独立功能的程序在一个数据集合 上的一次动态执行过程。
4. 处理机调度器（dispatcher）
处理机调度器是操作系统中的一段代码， 它完成如下功能：
• 把处理机从一个进程切换到另 一个进程； • 防止某进程独占处理机；
5. 进程控制块 (PCB, process control block)
进程控制块是由OS维护的用来记录进程相关 信息的一块内存。
Event 1 Occurs Event 1 Queue Event 2 Occurs Event 2 Queue
Event 1 Wait
Event 2 Wait
五状态进程模型(多队列结构)
1. 状态
• 运行状态(Running)：占用处理机资源；处于此状态的 进程的数目小于等于CPU的数目。
– 在没有其他进程可以执行时（如所有进程都在阻塞状态）， 通常会自动执行系统的空闲进程（相当于空操作）。
四个进程在并发地运行
3. 进程与程序的区别
• 进程是动态的，程序是静态的：程序是有序代码 的集合；进程是程序的执行。通常进程不可在计 算机之间迁移；而程序通常对应着文件、静态和 可以复制。 • 进程是暂时的，程序的永久的：进程是一个状态 变化的过程，程序可长久保存。 • 进程与程序的组成不同：进程的组成包括程序、 数据和进程控制块（即进程状态信息）。 • 进程与程序的对应关系：通过多次执行，一个程 序可对应多个进程；通过调用关系，一个进程可 包括多个程序。
清华大学操作系统课件_向勇老师的讲义
• 考试：70%
– 基本原理+实践能力
• 先修课要求：
– 计算机组成原理、数据结构
• 上课要求：
– 请关闭您的手机，以免影响上课； – 上课时请不要开小会；
第一章 绪论
1.1 什么是操作系统 1.2 操作系统的发展历史 1.3 操作系统的特征 1.4 操作系统的功能 1.5 操作系统的结构 1.6 常用的操作系统
多道批处理系统的特点
• 优点：
– 资源利用率高：CPU和内存利用率较高； – 作业吞吐量大：单位时间内完成的工作总量大；
• 缺点：
– 用户交互性差：整个作业完成后或中间出错时， 才与用户交互，不利于调试和修改； – 作业平均周转时间长：短作业的周转时间显著增 长；
批处理：交互性差－－提高对CPU利用率； 分时处理：用户与应用程序随时交互，控制程序运行，适于商 业和办公事务处理－－缩短响应时间
返回
1.2.2 手工操作
1946 ~ 50年代（电子管），集中计算（计算中心），计算机 资源昂贵；
• 工作方式
– 用户：用户既是程序员，又是操作员；用户是计算 机专业人员； – 编程语言：为机器语言； – 输入输出：纸带或卡片；
• 计算机的工作特点
– 用户独占全机：不出现资源被其他用户占用，资源 利用率低； – CPU等待用户：计算前，手工装入纸带或卡片；计 算完成后，手工卸取纸带或卡片；CPU利用率低； 返回
1.1.2 操作系统的作用
• OS是计算机硬件、软件资源的管理者； • OS是用户使用系统硬件、软件的接口； • OS是扩展机/虚拟机；
返回
OS是计算机硬件、软件资源的管理者
• 管理对象包括：CPU、存储器、外部设备、信 息（数据和软件）； • 管理的内容：资源的当前状态（数量和使用 情况）、资源的分配、回收和访问操作，相 应管理策略（包括用户权限）。
操作系.ppt
……
[ X]段 （已经连接）
…
…
Y
200
…
…
200 12456
段名-段号对照表
段名
段号
MAIN 0
A
1
W
2
X
3
…
…
连接后
§4.1.4存储管理的机制和策略
在多道环境下，存储管理不但要为进程提供内存资 源，还要为内存的使用提供安全保障机制，如防止 进程非法访问不属于自已的空间。
为了提高内存资源的利用率，存储管理还要提供共 享机制，也就是当若干个进程调用同一段代码或数 据时，系统应为共享的代码或数据保留一个副本而 不是多个。
【存储管理的功能】
1.内存的分配与回收
每一个进程运行时都需要内存资源， 因此内 存空间的分配和回收是存储管理的基本功能。在 进程创建时按照一定的存储策略为其分配内存空 间，进程运行结束时，再将其所占用的内存空间 收回。
为了记录内存的使用情况，存储管理会依据存 储策略采用相应的数据结构，标识哪些区域尚未 分配，哪些区域已经分配以及分配给哪些进程等。 每一个进程运行时都需要内存资源， 因此内存 空间的分配和回收是存储管理的基本功能。系统 通过所采用的数据结构来管理内存空间。
(2)静态地址重定位
静态地址重定位是在程序执行之前由操作系统的重定位装入程 序完成的。在装入一个作业时，把作业中的指令地址全部转 换为绝对地址（地址转换工作是在作业执行前集中一次完成 的）在作业执行过程中就无须再进行地址转换工作。
静态地址重定位示例
静态地址重定位的优点
相对地址
是容易实现，无需硬件
支持，它只要求程序本 0
离散
段页式 虚拟页式
虚存 虚拟段式
清华大学操作系统课件_向勇老师的讲义
– 有关group的例程:initgroups(); getgroups(); setgroups(); getgid(); setgid();
创建新用户组(groupadd):命令"./groupadd test"会对文件"group" 进行修改,以创建一个新的用户组"test". 把一个用户加入一个组(usermod):命令"./usermod -G group user"会对文件"group"进行修改,把用户"user"加入用户组 "group". 在文件管理功能中有相应命令进行资源所有者及其所在用户组 的控制.如命令"chgrp group directory"可修改目录"directory"所 在的用户组为" group".
2. Windows NT
注册库(Registry):系统定义的数据库,供系统 和应用软件存储和检索配置信息.通过 Registry Editor(regedt32.exe)或API编程来访问. 注册库可能由多个文件组成. 内部采用层次结构(类似于目录和文件)
– 对某个key中包含的value和下层key进行枚举: RegEnumValue(), RegEnumKey()
返回
Domain Controller
NT Server or Workstation Domain User
Domain User Global Group
Global Group Local User Local Group
Windows NT的用户帐号
用户权限 本地组 用户组 全局组 用户帐号
创建新用户组(groupadd):命令"./groupadd test"会对文件"group" 进行修改,以创建一个新的用户组"test". 把一个用户加入一个组(usermod):命令"./usermod -G group user"会对文件"group"进行修改,把用户"user"加入用户组 "group". 在文件管理功能中有相应命令进行资源所有者及其所在用户组 的控制.如命令"chgrp group directory"可修改目录"directory"所 在的用户组为" group".
2. Windows NT
注册库(Registry):系统定义的数据库,供系统 和应用软件存储和检索配置信息.通过 Registry Editor(regedt32.exe)或API编程来访问. 注册库可能由多个文件组成. 内部采用层次结构(类似于目录和文件)
– 对某个key中包含的value和下层key进行枚举: RegEnumValue(), RegEnumKey()
返回
Domain Controller
NT Server or Workstation Domain User
Domain User Global Group
Global Group Local User Local Group
Windows NT的用户帐号
用户权限 本地组 用户组 全局组 用户帐号
操作系统课件第21章
Chapter 21: The Linux System
Chapter 21: The Linux System
Linux History Design Principles Kernel Modules Process Management Scheduling Memory Management File Systems Input and Output Interprocess Communication Network Structure
Other new features included:
Available for Motorola 68000-series processors, Sun Sparc systems, and for PC and PowerMac systems 2.4 and 2.6 increased SMP support, added journaling file system, preemptive kernel, 64-bit memory support
Hale Waihona Puke License (GPL), the terms of which are set out by the Free Software Foundation
Anyone using Linux, or creating their own derivative of Linux, may
not make the derived product proprietary; software released under the GPL may not be redistributed as a binary-only product
Chapter 21: The Linux System
Linux History Design Principles Kernel Modules Process Management Scheduling Memory Management File Systems Input and Output Interprocess Communication Network Structure
Other new features included:
Available for Motorola 68000-series processors, Sun Sparc systems, and for PC and PowerMac systems 2.4 and 2.6 increased SMP support, added journaling file system, preemptive kernel, 64-bit memory support
Hale Waihona Puke License (GPL), the terms of which are set out by the Free Software Foundation
Anyone using Linux, or creating their own derivative of Linux, may
not make the derived product proprietary; software released under the GPL may not be redistributed as a binary-only product
清华大学操作系统讲义第04讲_经典IPC问题
10
第二，把信号量视为是某种类型的共享资源的剩 余个数，其目的是为了实现对这种类型的共享资 源的访问，如各种I/O设备。信号量的取值具有实 际的意义，就等于空闲资源的个数。多个进程可 以同时使用这种类型的资源，直到所有空闲资源 均已用完。其特征是信号量的初始值为N(N1)， 然后在一个进程内部对它进行配对的P、V操作。
28
思路(2) 计算机程序怎么来解决这个问题？
指导原则：不能浪费CPU时间；进程间相互通信。 S1 思考中… S2 进入饥饿状态； S3 如果左邻居或右邻居正在进餐，进入阻塞状态； 否则转S4 S4 拿起两把叉子； S5 吃面条… S6 放下左边的叉子，看看左邻居现在能否进餐 （饥饿状态、两把叉子都在），若能则唤醒之； S7 放下右边的叉子，看看右邻居现在能否进餐， 若能，唤醒之； S8 新的一天又开始了，转S1
操作系统与系统编程
第四讲
谌 卫 军
清华大学软件学院 2004年春季
1
基于信号量的进程同步
【例子2】共享缓冲区的合作进程的同步
设有一个缓冲区buffer，大小为一个字节。Compute 进程不断产生字符，送buffer，Print进程从buffer中 取出字符打印。如不加控制，会出现多种打印结果， 这取决于这两个进程运行的相对速度。在这众多的 打印结果中，只有Compute和Print进程的运行刚好 匹配的一种是正确的，其它均为错误。 Compute buffer
6
流程图1：
get t0 t1 copy t2 put t3 get t4 copy t5 put t6
流程图2：
规则4 规则5
规则1
p
p
p
c
g
规则2
c
g
第二，把信号量视为是某种类型的共享资源的剩 余个数，其目的是为了实现对这种类型的共享资 源的访问，如各种I/O设备。信号量的取值具有实 际的意义，就等于空闲资源的个数。多个进程可 以同时使用这种类型的资源，直到所有空闲资源 均已用完。其特征是信号量的初始值为N(N1)， 然后在一个进程内部对它进行配对的P、V操作。
28
思路(2) 计算机程序怎么来解决这个问题？
指导原则：不能浪费CPU时间；进程间相互通信。 S1 思考中… S2 进入饥饿状态； S3 如果左邻居或右邻居正在进餐，进入阻塞状态； 否则转S4 S4 拿起两把叉子； S5 吃面条… S6 放下左边的叉子，看看左邻居现在能否进餐 （饥饿状态、两把叉子都在），若能则唤醒之； S7 放下右边的叉子，看看右邻居现在能否进餐， 若能，唤醒之； S8 新的一天又开始了，转S1
操作系统与系统编程
第四讲
谌 卫 军
清华大学软件学院 2004年春季
1
基于信号量的进程同步
【例子2】共享缓冲区的合作进程的同步
设有一个缓冲区buffer，大小为一个字节。Compute 进程不断产生字符，送buffer，Print进程从buffer中 取出字符打印。如不加控制，会出现多种打印结果， 这取决于这两个进程运行的相对速度。在这众多的 打印结果中，只有Compute和Print进程的运行刚好 匹配的一种是正确的，其它均为错误。 Compute buffer
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流程图1：
get t0 t1 copy t2 put t3 get t4 copy t5 put t6
流程图2：
规则4 规则5
规则1
p
p
p
c
g
规则2
c
g
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– 优点：易于实现，强调了资源的充分利用。 – 缺点：不公平，会造成长作业长期等待。 – 结论：假设系统中所有作业同时到达，可以证明采用SJF 能得到最短的作业平均周转时间。 11
• 高响应比优先（HRF, Highest Response ratio First）：响应比最高的作业优先启动。
– – – – 响应比=（等待时间+估计运行时间）/ 估计运行时间 该算法是FCFS和SJF的结合，克服了两种算法的缺点 优点: 公平，吞吐率大 缺点: 增加了计算，增加了开销
10
2. 作业调度算法
实际的算法可能会是多种算法的综合。 • 先来先服务（FCFS, First Come First Served）：按照 作业进入系统的先后次序进行调度，先进入系统者 先调度；即启动等待时间最长的作业。
– 优点：实现简单、公平 – 缺点：没考虑资源利用率和作业的特殊性
• 短作业优先（SJF, Shortest Job First）：以要求运行 时间长短进行调度，即启动要求运行时间最短的作 业。
– 先到"就绪"，经调度"运行"，有I/O请求"等待"，I/O完成 到"就绪"
• 完成：从作业计算完成开始，到善后处理完毕并退 出系统为止。
7
4. 作业控制表(JCB, Job Control Block)
在运行过程中，系统对作业进行管理的必要信息。 • • • • • • 作业名 估计执行时间 优先数（用于调度） 作业说明书文件名 程序类型（需调用的系统程序） 资源要求
• 命令简化：利用参数替换可简化命令输入，通 配符(?, *)用于匹配一组文件名
– 如：UNIX的cp命令：当前目录上有两个"1.tar"和 "2.tar"时，"cp *.tar /tmp"等同于"cp 1.tar /tmp; cp 2.tar /tmp"
Байду номын сангаас
返回
2
2.1.1 作业和作业处理过程
1. 作业的概念 2. 作业的组成 3. 作业的处理过程 4. 作业控制表(JCB, Job Control Block)
返回
3
1. 作业的概念
• 一个作业是指在一次应用业务处理过程中， 从输入开始到输出结束，用户要求计算机所 做的有关该次业务处理的全部工作。 • 作业由不同的顺序相连的作业步组成。 • 作业步是在一个作业的处理过程中，计算机 所做的相对独立的工作。
• 高优先级优先：由用户指定作业优先级，优先级高 的作业先启动。 • 资源均衡型调度：把作业分类，作业调度从不同类 型作业中去调度作业
– 根据作业对资源要求分类：I/O型、CPU型和均衡型
12
2.1.3 作业控制语言
• 脱机作业控制：用户输入作业说明书，整个作业的运行由系 统控制。 • 联机作业控制：通过人-机会话方式控制作业运行。用户登录 （控制台登录或远程登录），由系统自动执行一些命令脚本 后，并进入shell（字符或GUI界面），接受用户的命令和操 作，最后退出系统。
• 命令格式：一个命令可有命令参数，格式包括选项/ 开关 (option/switch)或参数(argument)。
– 如UNIX系统： cp -r doc /tmp－－argv[0], argv[1], ...（含子 目录的文件复制：/tmp为目标地址）
14
• 命令分类：内部命令和外部命令
– 内部命令：直接由shell本身完成，功能简单、使 用频繁；如：DOS的copy命令。 – 外部命令：运行相应的可执行文件，在使用时加 载。如：DOS的xcopy命令。
– 静态，或中间可以随作业步变化－－效率不高； – 动态分配
• 作业状态
– 提交、后备、执行、就绪、等待、完成；
8
2.1.2 作业调度
检查系统是否满足作业的资源要求，并按一定算法选 取作业。作业调度也称为宏观调度。
• 作业调度算法的评价因素
– 作业吞吐量：运行尽可能多的作业； – 充分利用资源：CPU忙、I/O设备忙； – 对各作业公平、合理，使用户满意：执行时 间长短、等待时间等；
5
3. 作业的处理过程
运行
待 等 O I/
进 调 程 度
完成
作业调度 用户 提交 收容 就绪
I/O 完成
阻塞
执行 作业录入 作业调度
6
作业状态
• 提交：用户将程序和数据提交给系统，等待输入。 • 收容：作业全部进入辅助存储设备后，操作系统对 作业进行登记，为每个作业建立一个主要控制块。 • 执行：作业被调度后进入主存，按照其作业步的步 骤，为每个作业步建立的主进程，分配资源，执行。
1. 命令行 2. 环境变量
返回 13
1. 命令行
• 命令行：一行可有一个或多个命令，每次一行，包 含一个或多个命令。
– shell给出提示符时可输入，以回车键提交。如： – “ls -al”列出当前目录文件列表； – "gunzip mp1.tar.gz; tar -xvf mp1.tar; \rm -r -f mp1.tar"为解压 缩后再展开。
第二章 作业管理和用户接口
在这一章中，我们讨论OS向上提供的用户接口，即系 统命令接口和系统调用接口。系统命令接口可完成用 户作业的组织和控制。
2.1 作业组织和控制 2.2 UNIX的作业管理 2.3 系统调用 2.4 图形用户接口
1
2.1 作业组织和控制
2.1.1 作业和作业处理过程 2.1.2 作业调度 2.1.3 作业控制语言
4
2. 作业的组成
作业由程序、数据和作业说明书三部分组成。 • 作业说明书包括作业基本情况、作业控制、作 业资源要求的描述；它体现用户的控制意图。 如：预计运行时间、要求的资源情况、执行优 先级等。
– 作业基本情况：用户名、作业名、编程语言、最大 处理时间等； – 作业控制描述：作业控制方式、作业步的操作顺序、 作业执行出错处理； – 作业资源要求描述：处理时间、优先级、内存空间、 外设类型和数量等；
返回
9
作业调度算法的量化评价因素
• 吞吐量
– 完成的作业数/完成时间
• CPU利用率
– CPU有效工作时间/CPU总工作时间
• 周转时间
– – – – 完成时间－提交时间 or 等待时间+运行时间 平均周转时间＝周转时间之和/作业数 带权周转时间＝周转时间/运行时间 带权平均周转时间＝带权周转时间之和/作业
• 高响应比优先（HRF, Highest Response ratio First）：响应比最高的作业优先启动。
– – – – 响应比=（等待时间+估计运行时间）/ 估计运行时间 该算法是FCFS和SJF的结合，克服了两种算法的缺点 优点: 公平，吞吐率大 缺点: 增加了计算，增加了开销
10
2. 作业调度算法
实际的算法可能会是多种算法的综合。 • 先来先服务（FCFS, First Come First Served）：按照 作业进入系统的先后次序进行调度，先进入系统者 先调度；即启动等待时间最长的作业。
– 优点：实现简单、公平 – 缺点：没考虑资源利用率和作业的特殊性
• 短作业优先（SJF, Shortest Job First）：以要求运行 时间长短进行调度，即启动要求运行时间最短的作 业。
– 先到"就绪"，经调度"运行"，有I/O请求"等待"，I/O完成 到"就绪"
• 完成：从作业计算完成开始，到善后处理完毕并退 出系统为止。
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4. 作业控制表(JCB, Job Control Block)
在运行过程中，系统对作业进行管理的必要信息。 • • • • • • 作业名 估计执行时间 优先数（用于调度） 作业说明书文件名 程序类型（需调用的系统程序） 资源要求
• 命令简化：利用参数替换可简化命令输入，通 配符(?, *)用于匹配一组文件名
– 如：UNIX的cp命令：当前目录上有两个"1.tar"和 "2.tar"时，"cp *.tar /tmp"等同于"cp 1.tar /tmp; cp 2.tar /tmp"
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2.1.1 作业和作业处理过程
1. 作业的概念 2. 作业的组成 3. 作业的处理过程 4. 作业控制表(JCB, Job Control Block)
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1. 作业的概念
• 一个作业是指在一次应用业务处理过程中， 从输入开始到输出结束，用户要求计算机所 做的有关该次业务处理的全部工作。 • 作业由不同的顺序相连的作业步组成。 • 作业步是在一个作业的处理过程中，计算机 所做的相对独立的工作。
• 高优先级优先：由用户指定作业优先级，优先级高 的作业先启动。 • 资源均衡型调度：把作业分类，作业调度从不同类 型作业中去调度作业
– 根据作业对资源要求分类：I/O型、CPU型和均衡型
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2.1.3 作业控制语言
• 脱机作业控制：用户输入作业说明书，整个作业的运行由系 统控制。 • 联机作业控制：通过人-机会话方式控制作业运行。用户登录 （控制台登录或远程登录），由系统自动执行一些命令脚本 后，并进入shell（字符或GUI界面），接受用户的命令和操 作，最后退出系统。
• 命令格式：一个命令可有命令参数，格式包括选项/ 开关 (option/switch)或参数(argument)。
– 如UNIX系统： cp -r doc /tmp－－argv[0], argv[1], ...（含子 目录的文件复制：/tmp为目标地址）
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• 命令分类：内部命令和外部命令
– 内部命令：直接由shell本身完成，功能简单、使 用频繁；如：DOS的copy命令。 – 外部命令：运行相应的可执行文件，在使用时加 载。如：DOS的xcopy命令。
– 静态，或中间可以随作业步变化－－效率不高； – 动态分配
• 作业状态
– 提交、后备、执行、就绪、等待、完成；
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2.1.2 作业调度
检查系统是否满足作业的资源要求，并按一定算法选 取作业。作业调度也称为宏观调度。
• 作业调度算法的评价因素
– 作业吞吐量：运行尽可能多的作业； – 充分利用资源：CPU忙、I/O设备忙； – 对各作业公平、合理，使用户满意：执行时 间长短、等待时间等；
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3. 作业的处理过程
运行
待 等 O I/
进 调 程 度
完成
作业调度 用户 提交 收容 就绪
I/O 完成
阻塞
执行 作业录入 作业调度
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作业状态
• 提交：用户将程序和数据提交给系统，等待输入。 • 收容：作业全部进入辅助存储设备后，操作系统对 作业进行登记，为每个作业建立一个主要控制块。 • 执行：作业被调度后进入主存，按照其作业步的步 骤，为每个作业步建立的主进程，分配资源，执行。
1. 命令行 2. 环境变量
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1. 命令行
• 命令行：一行可有一个或多个命令，每次一行，包 含一个或多个命令。
– shell给出提示符时可输入，以回车键提交。如： – “ls -al”列出当前目录文件列表； – "gunzip mp1.tar.gz; tar -xvf mp1.tar; \rm -r -f mp1.tar"为解压 缩后再展开。
第二章 作业管理和用户接口
在这一章中，我们讨论OS向上提供的用户接口，即系 统命令接口和系统调用接口。系统命令接口可完成用 户作业的组织和控制。
2.1 作业组织和控制 2.2 UNIX的作业管理 2.3 系统调用 2.4 图形用户接口
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2.1 作业组织和控制
2.1.1 作业和作业处理过程 2.1.2 作业调度 2.1.3 作业控制语言
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2. 作业的组成
作业由程序、数据和作业说明书三部分组成。 • 作业说明书包括作业基本情况、作业控制、作 业资源要求的描述；它体现用户的控制意图。 如：预计运行时间、要求的资源情况、执行优 先级等。
– 作业基本情况：用户名、作业名、编程语言、最大 处理时间等； – 作业控制描述：作业控制方式、作业步的操作顺序、 作业执行出错处理； – 作业资源要求描述：处理时间、优先级、内存空间、 外设类型和数量等；
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作业调度算法的量化评价因素
• 吞吐量
– 完成的作业数/完成时间
• CPU利用率
– CPU有效工作时间/CPU总工作时间
• 周转时间
– – – – 完成时间－提交时间 or 等待时间+运行时间 平均周转时间＝周转时间之和/作业数 带权周转时间＝周转时间/运行时间 带权平均周转时间＝带权周转时间之和/作业