专升本操作系统第二章用户与操作系统接口

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1、操作系统OperatingSystem第二章用户与操作系统接口教学目的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。本章重点掌握作业组织和控制的概念，熟悉作业调度算法。掌握系统调用的概念（广义指令）、特点以及与普通过程调用的区别。2.1作业组织和控制2.2系统调用(SYSTEMCALL)2.3图形用户接口(GUI)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

2、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2·1作业组织和控制对于一个作业，一般系统要进行以下几项工作：1、编辑2、编译3、装入4、运行各个作业步都是相关的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

3、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作业组织和控制批量型作业一般由作业申请和作业体两部分组成作业申请分为：作业情况和资源要求作业体分为：作业说明书和目标程序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

4、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、

5、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

6、。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

7、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【特权指令与访管指令】特权指令是一类只能在管态下而执行的特殊机器指令。常见有以下几类：传送程序状态字指令。启动、测试和控制外设指令。存取特殊寄存器指令。访管指令是用户在程

8、序中用来调用操作系统提供的子功能集合。其中每一个子功能称为一个系统调用命令，也称为一条广义指令(若干条机器指令构成，用以完成特定功能的一段程序)。主要功能：实现从算态到管态的改变