文档介绍：操作系统 Operating System
第二章
用户与操作系统接口
第二章用户与操作系统接口
操作系统应该为用户使用计算机提供两类接口——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;系统调用接口是操作系统提供给软件开发人员的唯一接口,开发人员可利用它使用系统功能。
作业组织和控制
系统调用(SYSTEM CALL)
图形用户接口(GUI)
本章重点
1、作业及相关概念
1)作业:用户在一次解题过程中或一个事务处理中要求计算机系统所作工作的总和,它是用户向计算机系统提交一项工作的基本单位。
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。
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)
2)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。
3)作业流:批量系统中需要将一批作业依次输入到辅助存储器中,形成作业流。
2·1 作业组织和控制
4)作业类型:
脱机作业:也称为批量型操作,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。
联机作业:也称为交互型操作或终端操作,是指用户直接与计算机系统交互作用来控制作业的运行,多出现在分时系统和单用户微机操作系统中。
在兼顾分时操作与批量处理的系统中,通常终端作业称为前台作业,而把批量作业称为后台作业。
2·1 作业组织和控制
2、作业的处理流程
2·1 作业组织和控制
提交
后备
完成
运行
就绪
阻塞
调度
I/O完成
执行
时间片到
I/O请求
SPOOLing
程序
作业调度
程序
进程调度
程序
交通控制
程序
3、作业调度
任务是根据当前系统中的空闲资源,并按照一定算法在后备作业队列中选取一个合适的作业投入运行(改变作业状态,分配资源、创建进程,回收资源)。作业调度也称为宏观调度。
【调度算法的评价因素】
作业吞吐率(单位时间里处理作业的个数):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;
【周转时间】:从提交到完成的时间。等待+运行
2·1 作业组织和控制
【作业调度算法】
1)先来先服务(FCFS):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
2)短作业优先(SJF):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。
优点:易于实现,强调了资源的充分利用,保证了系统的最大吞吐率。
缺点:不公平,会造成长作业长期等待。
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。
2·1 作业组织和控制
3)高响应比优先(HRF):响应比最高的作业优先启动。该算法是FCFS和SJF的结合,克服了两种算法的缺点。其中响应比的定义如下:
响应比=(估计运行时间+等待时间)/估计运行时间
优点:公平,吞吐率大。
缺点:增加了计算,增加了开销。
4)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。
5)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
实际的算法可能会是多种算法的综合。
2·1 作业组织和控制
4、作业控制<P28,了解>
1)脱机作业控制:用户输入作业控制卡或作业说明书,整个作业的运行由系统控制。
2)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。
2·1 作业组织和控制
系统调用是操作系统提供给软件开发人员的唯一接口,开发人员可利用它使用系统功能。OS核心中都有一组实现系统功能的过程(子程序),系统调用就是对上述过程的调用。
1、系统调用的基本概念
【算态与管态】
计算机系统中的程序可分为系统程序与用户程序两类。处理器运行系统程序的状态称为管态、特权状态或系统状态;运行用户程序的状态为算态、目态或用户态。通常在程序的状态字中设置。
2·2 系统调用