第5章 作业管理及批处理作业

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基本概念
作业步
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程序、作业、作业步和进程之间的联系和区别: 程序是具有特定功能的一组指令或语句的集合,它指出了处 理器执行操作的步骤;进程是一个程序在一个数据集合上的 一次执行。进程是动态的,是程序的执行过程;多个不同的 进程可以包含相同的程序;进程可以并发执行,具有三种基 本状态。 作业是指用户要求计算机系统处理的一个计算问题;任何作 业都要经过若干加工步骤才能得到结果,我们把作业的每一 个加工步骤称为一个作业步。用户要求处理问题时,应首先 用某种程序设计语言对要处理的问题编制源程序----指出处 事器执行操作的步骤,并准备好加工数据,再编制好的源程 序和准备好的数据输入到计算机系统中,在操作系统的控制 下进行编译、装配,然后系统创建处理问题的进程-------一 个程序在一个数据集合上的一次执行,最终得到运行结果。 此过程中,处理问题时所历的不同步骤称为作业步。
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5.5 批处理作业
程序接口
•程序级接口由一系列的系统调用命令组成。利 用系统调用命令,用户可在程序中调用操作系统 所提供的一些子功能,对资源和硬件设备的使用 以及作业的执行提出各种请求,并取得系统的服 务。
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用户与操作系统的接口
程序接口
• 程序接口(系统调用)
– 用户程序工作的状态称为目态或用户态,而系 统程序工作的状态称为管态或系统态。
5.1 操作系统接口概述
• 现代操作系统为用户提供了三类接口:作业控制 级接口、程序级接口、图形用户接口。
– 作业控制级接口(命令接口)。为用户提供各种命令 来组织作业的工作流程和控制作业的运行。
• 脱机用户接口。由一组作业控制命令(即作业控制语言)组成 ,用以描述用户对作业运行的控制意图。当系统执行该作业时 ,按作业说明书上的作业控制语言,逐条解释执行。 现在, 在UNIX/Linux中,则将运行和控制命令放到 Shell文件之中。 由操作系统读取这些命令,并依照执行,从而完成作业。 • 联机用户接口,也叫交互式命令接口。提供一组联机命令,以 实现用户与计算机之间的交互,即允许用户在终端上键入命令 并启动命令运行,以获得操作系统的服务,并控制自己程序的 运行。
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基本概念
基本概念:作业类别
• 作业类别
– 作业按照其组织和控制方式,可分为两种基本 类型:一类是在批处理系统上运行的作业,叫 做批量型作业;另一类是在分时系统上运行的 作业,叫做终端型作业,或交互型作业。
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基本概念
基本概念:作业类别
– 批处理系统可以成批地接受用户作业,通过输 入设备,把它们送到输入井中,然后由作业调 度程序选择作业投入运行。 – 分时系统中,用户可以使用终端将作业的程序 和数据输入到系统中,然后通过各种键盘命令 直接控制作业的运行,并立刻可以获得运行的 结果。
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作业管理及批处理作业
5.4 作业的状态及其转换
– 运行状态。当一个后备作业被作业调度选中,并且分 配了必要的资源后,系统为它创建一组进程,作业就 进入了执行状态。在宏观上讲,作业调入内存后就进 入了“运行状态”,但在微观上讲,作业的进程可能 被进程调度程序选中而在CPU上运行,也可能在运行 中因等待I/O或某个事件的发生而处于阻塞状态,也可 能因等待CPU而处于就绪状态,因而处于不同的进程 状态。实际上,进程的状态是对作业运行状态的细化 。因此,作业调度也称为宏观调度或高级调度,而进 程调度又称为微观调度或低级调度。 – 完成状态。当作业正常运行完毕或因发生错误而异常 结束时,作业便进入完成状态。作业调度程序将撤销 该作业的作业控制块,回收所分配的资源,将作业的 运行结果编入输出文件,并将文件送到输出井中,最 后由SPOOLing系统完成输出。
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作业管理及批处理作业
5.4 作业的状态及其转换
• 在批处理系统中,一个作业从进入系统到运行结束,一般 需要经过提交、收容、执行和完成四个阶段。作业在这四 个阶段中分别处于提交状态、后备状态、执行状态和完成 状态。
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作业管理及批处理作业
5.4 作业的状态及其转换
– 提交状态。用户在上机解题前事先准备好作业,包括 程序、数据及作业说明书,将它们制成卡片或纸带信 息,然后提交给计算中心。此时,作业处于提交状态 。 – 后备状态。作业提交后,系统操作员将用户的作业卡 片或纸带,通过脱机输入或SPOOLing系统输入到系 统磁盘的相应盘区(即输入井)中,系统为这些作业 建立作业控制块JCB,以便对作业进行管理。此时, 这些作业被插入到后备作业队列中,并等待被调度执 行,处于后备状态。这一过程称为收容阶段,也称为 作业注册。
• 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。
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基本概念
基本概念
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 。
• 可以在目态下使用的指令称为目态指令, • 只能在管态下而不能在目态下使用的指令 称为特权指令,如启动外设指令,等等。
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用户与操作系统的接口
程序接口
• 访管指令 : 目态下用户程序要使用外设进行输入输 出就需要一种特殊的指令,能从目态下用 户程序提出启动和使用设备请求,自动过 渡到管态下真正地启动外设,实现I/O操作 。这种指令就是访管指令,它能从目态进 入管态,使操作系统代替用户完成相应的 工作.
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用户与操作系统的接口
系统调用
• 系统调用命令是为了扩充机器指令,增加 系统的功能,方便用户使用而提供的,因 此,有时又称为“广义指令”。 • “广义指令”与机器指令在性质上是不同 的,机器指令是用硬件直接实现的,而“ 广义指令”则是由操作系统所提供的一些 子程序模块实现的。所以,系统调用实际 上就是通过访管指令或软中断、由操作系 统代替用户实现的某些特定功能的子程序 。
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5.3 作业管理的功能
作业管理及批处理作业
• 作业控制 – 作业是在操作系统控制下执行的。它包括作业如何输 入到系统中,当作业被调度选中后如何控制它的运行 ,作业在运行过程中发生错误或出现故障时应怎样处 理,计算的结果如何输出等等。 – 为了对作业进行有效的控制和管理,必须记录各作业 的情况,系统为每个作业配置了一个作业控制块(JCB) ,并将所有作业的作业控制块组织成作业控制块表或 队列。 – 作业和作业控制块一一对应,系统通过作业控制块感 知作业的存在。系统在作业进入后备状态时就为它创 建 JCB ,当作业在系统是状态发生变化时,都需及时 修改 JCB ,当作业执行完毕进入完成状态时,系统根 据JCB释放有关资源,撤消JCB和作业。
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基本概念
基本概念
• 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。
– 用户的观点:在一次业务处理过程中,从输入程序和数 据到输出结果的全过程。作业步:形成中间结果文件。 – 系统的观点(针对作业进行资源分配):作业由程序及 数据(作业体)和作业说明书(作业控制语言)
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作业管理及批处理作业
5.1 操作系统接口概述
– 程序级接口。由一系列的系统调用命令(函数)组成 。利用系统调用命令,用户可在程序中调用操作系统 所提供的一些子功能,对资源和硬件设备的使用以及 作业的执行提出各种请求,并取得系统的服务。 – 图形用户接口。随着图形界面的广泛应用,以窗口系 统与菜单驱动的操作交互方式逐渐流行起来,也为使 用计算机系统的用户提供对计算机直观、方便、快捷 的操作方式。
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用户与操作系统的接口
系统调用
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• 系统调用的处理过程: • 系统调用的具体格式因系统而异,但从用 户程序进入系统调用程序的步骤及其执行 过程来看,却大致相同。
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• 1、提供系统调用号和必要的参数。用户程序必 须其所欲获得的操作系统服务向系统调用处理程 序提供相应的系统调用号和必要的参数。 • 2、执行系统调用指令。通过执行CPU提供的 系统调用命令(如Intel 80x86中INT 21H 指令)产生软中断,从而由硬件进行现场保护, 并根据中断向量将CPU的控制转向系统调用总 控程序,同时CPU的状态将从用户态转向系统 态。
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作业管理及批处理作业
5.2 作业、作业步和作业流
• 作业。作业是用户在一次算题过程中或一个事务处理中要 求计算机系统所做的工作的总和,也是用户向计算机系统 提交任务的基本单位。作业在结构上应包括程序、数据和 作业控制意图。 • 作业步。一个作业需要若干步才能完成。我们把计算机系 统为完成作业的一部分特定工作而执行的相对独立的步骤 称为作业步。 • 作业流。在批处理系统中,系统管理员通常把用户的若干 作业依次安置在相应的输入设备上,在系统控制下,依次 输入到辅存中,形成作业流。
第5章Fra Baidu bibliotek作业管理及批处理作业
Chapter 5 Job Management and Patch Operation
教学要求
• 本章目的:
– 主要讨论操作系统如何组织作业,如何控制和调度多个作业。
• 教学目标:
– 掌握操作系统接口、作业的概念;了解作业管理的功能及状态转 换;掌握批处理作业的程序接口、作业组织、作业控制和调度。
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作业管理及批处理作业
5.3 作业管理的功能
• 作业管理的基本功能有两个,即作业调度与作业 控制。 • 作业调度
– 在多道程序设计系统中,系统可以同时处理多个作业 ,因此,系统必须能够按照一定的策略选取若干作业 ,并将它们调入内存,分配必要的资源,使它们同时 处于运行状态,共享系统的有限资源。 – 作业调度通过调度算法选择其中之一或若干作业,使 之投入运行。好的调度算法既要能提高系统效率,也 应能使进入系统的作业及时得到计算机结果。
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• 3、调用相应的系统调用处理子程序。系统调用 总控程序将进行系统调用的一般性处理,如保存 某些通用寄存器的值,并根据系统调用号和系统 内部设置的系统调用入口表转向相应的系统调用 处理子程序完成特殊的功能请求。 • 4、返回执行结果。在系统调用处理子程序执行 完后,系统要把执行是否成功,以及成功时的执 行结果返回给调用者,并有可能进行CPU的重 新调度,最后,通过中断返回指令恢复执行系统 调用的用户进程或新进程的现场,继续往下执行 。
• 重点与难点:
– 作业的概念;批处理作业的程序接口、作业控制。
• 专业术语:
– 作业、作业控制块、作业的状态
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Agenda
• • • • • 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 操作系统接口概述 作业、作业步和作业流 作业管理的功能 作业的状态及其转换 批处理作业
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作业管理及批处理作业
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用户与操作系统的接口
程序接口
• 访管指令主要功能为: (1)传递用户的资源请求,实现从目态到管 态的转换; (2)在管态下,由操作系统根据用户请求, 代替用户完成相应任务; (3)操作系统工作完成后由管态返回目态。
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用户与操作系统的接口
系统调用
• 系统调用 : 系统调用,就是操作系统所提供的某些接口, 通过这些接口,用户在程序中可以调用操作系统 所提供的一些子功能,以完成特定的功能。 • 系统调用是一种特殊的功能调用,它通过访管指 令或软中断的方式,中断现行程序的执行,转去 执行操作系统所提供的子程序,完成特定的系统 功能,然后控制又返回到系统调用命令之后的一 条指令处,被中断的程序将继续执行。
– 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;
作业流
– 在批处理系统中,系统管理员通常把用户的若干作业 依次安置在相应的输入设备上,在系统控制下,依次 输入到辅存中,形成作业流。
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基本概念
基本概念:作业类别
• 在分时系统与批处理系统兼备的通用系统中,批 量型作业和终端型作业可同时并存。 • 终端型作业常称为前台作业,这类作业由用户联 机控制,要求响应及时,因而常获得较高的优先 级,以保证优先调度和执行; • 批量型作业常称为后台作业,这类作业用户不能 直接干预,其响应的时间性要求不高,在终端型 作业较少时才被调度和执行。
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