操作系统教程补充作业管理学习教案.pptx

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1、会计学1操作系统教程补充作业管理操作系统教程补充作业管理第一页，编辑于星期日：十五点 三十分。2 22.7.2 作业状态作业状态 批处理作业从进入系统到运行结束，一般要经历提交、收容、运行、完成四个阶段，而交互式作业要经历提交、运行、完成三个阶段。1提交状态提交状态 批处理作业从输入设备进入外存储器的过程为其提交状态。输入方式可以是脱机或伪脱机输入。处于提交状态的作业，因它的信息尚未全部进入系统，不受作业管理调度。而交互型作业经用户终端输入后，直接进入内存储器，准备接受进程调度。第1页/共30页第二页，编辑于星期日：十五点 三十分。3 3 2收容状态收容状态 当批处理作业的全部信息进入外存后，

2、系统将它们加入后备作业队列，为每个作业建立一个作业控制表（JCT），记录该作业的资源请求、运行状态等信息。3运行状态运行状态 作业被作业调度程序选中，并分配到它需要的资源时，调入内存运行，即作业进入运行状态。作业管理程序将按其作业步组织的顺序依次为每个作业步建立一个主进程，并为它分配必要的资源交给进程调度模块管理。每个主进程又可以建立若干子进程来实现主进程承担的工作。这些子进程有的正占用CPU处于执行状态，有的阻塞等待某事件，有的处于就绪状态。从宏观上看，该作业处于运行状态。第2页/共30页第三页，编辑于星期日：十五点 三十分。4 4 4完成状态完成状态 当作业运行结束或非正常结束而停止运行时

3、，作业进入完成状态。作业调度程序收回与它有关的主进程和子进程占用的全部资源，撤消该作业的作业控制表JCT。批处理作业状态转换过程和交互式作业状态转换过程分别如图2-57(a)、2-57(b)所示。第3页/共30页第四页，编辑于星期日：十五点 三十分。5 5图2-57 作业状态转换(a)批处理系统作业状态转换；(b)交互式作业状态转换第4页/共30页第五页，编辑于星期日：十五点 三十分。6 62.7.3 作业调度作业调度 作业调度是对批处理作业从收容到运行状态的转变，所以批处理作业需要作业调度。而分时与实时作业是交互型作业，用户提交给系统后直接进入内存运行，所以不需要进行作业调度。1作业调度功能

4、作业调度功能 实现作业从收容到运行的状态变换，具体工作是按照一定算法从后备队列中选出作业，为其分配内存等必要资源，创建进程，挂到就绪队列上，使该作业进入运行状态。第5页/共30页第六页，编辑于星期日：十五点 三十分。7 7 2算法评价与衡量标准算法评价与衡量标准 1)确定调度算法的准则 (1)批处理系统侧重于系统的吞吐量，所以选择调度算法时应该与此目标一致；(2)CPU繁忙的作业与I/O繁忙的作业搭配进行，以保持系统资源的均衡性；(3)算法要尽可能易于实现。第6页/共30页第七页，编辑于星期日：十五点 三十分。8 8 2)作业调度性能的衡量 (1)周转时间Ti：作业从提交到完成所经历的时间，是

5、等待时间与运行时间之和。(2)带权周转时间Wi：作业周转时间Ti与作业运行时间Tsi之比。Wi=Ti/Tsi第7页/共30页第八页，编辑于星期日：十五点 三十分。9 9 (3)平均周转时间T：是n个作业运行时间的平均衡量尺度，是整个系统的一个指标和用户追求的目标，个别用户不一定满意，可以用它来衡量不同调度算法对同一作业流的调度性能。作业平均周转时间短，意味着这些作业从提交到结束（完成）在系统中滞留时间短，资源利用率高，多数用户比较满意，总的是比较合理。第8页/共30页第九页，编辑于星期日：十五点 三十分。1010 (4)平均带权周转时间：是作业被延误的平均衡量尺度，是系统及用户关注的另一个调度

6、性能指标，可以用它来比较某一调度算法对不同作业流的调度性能。W越大说明延迟越大，W1说明延迟影响越小。第9页/共30页第十页，编辑于星期日：十五点 三十分。1111 3单道批处理系统的调度算法单道批处理系统的调度算法 1)先来先服务（FCFS）调度算法 先来先服务（FCFS）调度算法按照作业提交的先后次序进行调度，即优先调度在系统中等待时间最长的作业，而不管它要求运行时间的长短，如表2-1所示。表表2-1 FCFS的作业调度的作业调度作业名作业名提交时刻提交时刻要求运行时间要求运行时间开始运行时刻开始运行时刻完成时刻完成时刻T Ti iWWi i1 110.0010.002.002.0010.

7、0010.0012.0012.002.002.001 12 210.1010.101.001.0012.0012.0013.0013.002.902.902.92.93 310.2510.250.250.2513.0013.0013.2513.253.003.0012124 411.9011.900.10.113.2513.2513.3513.351.451.4514.514.5平均周转时间平均周转时间T=2.34T=2.34时间单位，平均带权周转时间时间单位，平均带权周转时间W=7.6W=7.6第10页/共30页第十一页，编辑于星期日：十五点 三十分。1212 2)最短作业优先（SJF）调度

8、算法 最短作业优先（SJF）调度算法选择要求运行时间最短的作业优先调度。对表2-1中的四个作业采用本算法，将得到1432的调度顺序，运行情况如表2-2所示。作业名作业名提交时刻提交时刻要求运行时间要求运行时间开始运行时刻开始运行时刻完成时刻完成时刻T Ti iWWi i1 110.0010.002.002.0010.0010.0012.0012.002.002.001 12 210.1010.101.001.0012.3512.3513.3513.353.253.253.253.253 310.2510.250.250.2512.1012.1012.3512.352.12.18.48.44 4

9、11.9011.900.10.112.0012.0012.112.10.20.22 2平均周转时间平均周转时间T=1.89T=1.89时间单位，平均带权周转时间时间单位，平均带权周转时间W=3.66W=3.66表表2-2 SJF的作业调度的作业调度第11页/共30页第十二页，编辑于星期日：十五点 三十分。1313 比较上述两种调度算法可以看出，最短作业优先的算法其调度性能要好一点。但是对于长作业可能会产生这种情况，如果不断有短作业进来，则该长作业一直得不到运行机会，这是最短作业优先调度算法的缺点。第12页/共30页第十三页，编辑于星期日：十五点 三十分。1414 3)响应比高者优先(HRN)调

10、度算法 为了克服上述缺点，可以采用一种称为响应比高者优先的调度算法。响应比Rp：所谓响应比高者优先调度算法，就是在每调度一个作业投入运行时，计算后备作业表中每个作业的响应比，挑选响应比最高者。从上述公式可以看出，一个作业的响应比随等待时间的增加而提高，因此在系统中的作业只要它等待足够长的时间，总有可能成为响应比最高者而获得运行机会。第13页/共30页第十四页，编辑于星期日：十五点 三十分。1515 对于前面例子中同样的一批作业，采用高响应比优先调度，可以得到1342的调度顺序，运行过程如表2-3所示，其中(a)、(b)、(c)、(d)分别为开始调度每道作业时刻的情况，(e)为该批作业全部完成后

11、的统计。表表2-3(a)HRN的作业调度时刻的作业调度时刻作业名作业名提交提交时刻时刻要求运要求运行时间行时间RpRp开始运开始运行时刻行时刻完成完成时刻时刻T Ti iWWi i状态状态1 110.0010.002.002.001 110.0010.00开始开始2 210.1010.101.001.00未到达未到达3 310.2510.250.250.25未到达未到达4 411.9011.900.10.1未到达未到达第14页/共30页第十五页，编辑于星期日：十五点 三十分。1616表表2-3(b)HRN的作业调度时刻的作业调度时刻作业名作业名提交提交时刻时刻要求运要求运行时间行时间RpRp开

12、始运开始运行时刻行时刻完成完成时刻时刻T Ti iWWi i状态状态1 110.0010.002.002.0010.0010.0012.0012.002.002.001 1完成完成2 210.1010.101.001.002.92.9未开始未开始3 310.2510.250.250.258 812.0012.00开始开始4 411.9011.900.10.12 2未开始未开始第15页/共30页第十六页，编辑于星期日：十五点 三十分。1717表表2-3(c)HRN的作业调度时刻的作业调度时刻作业名作业名提交提交时刻时刻要求运要求运行时间行时间RpRp开始运开始运行时刻行时刻完成完成时刻时刻T T

13、i iWWi i状态状态1 110.0010.002.002.0010.0010.0012.0012.002.002.001 1完成完成2 210.1010.101.001.003.153.15未开始未开始3 310.2510.250.250.2512.0012.0012.2512.252.002.008 8完成完成4 411.9011.900.10.14.54.512.2512.25开始开始第16页/共30页第十七页，编辑于星期日：十五点 三十分。1818作业名作业名提交提交时刻时刻要求运要求运行时间行时间RpRp开始运开始运行时刻行时刻完成完成时刻时刻T Ti iWWi i状态状态1 11

14、0.0010.002.002.0010.0010.0012.0012.002.002.001 1完成完成2 210.1010.101.001.003.253.2512.3512.35开始开始3 310.2510.250.250.2512.0012.0012.2512.252.002.008 8完成完成4 411.9011.900.10.112.2512.2512.3512.350.450.454.54.5完成完成表2-3(d)HRN的作业调度时刻第17页/共30页第十八页，编辑于星期日：十五点 三十分。1919表2-3(e)HRN的作业调度时刻作业名作业名提交提交时刻时刻要求运要求运行时间行时

15、间RpRp开始运开始运行时刻行时刻完成完成时刻时刻T Ti iWWi i状态状态1 110.0010.002.002.0010.0010.0012.0012.002.002.001 1完成完成2 210.1010.101.001.0012.3512.3513.3513.353.253.253.253.25完成完成3 310.2510.250.250.2512.0012.0012.2512.252.002.008 8完成完成4 411.9011.900.10.112.2512.2512.3512.350.450.454.54.5完成完成平均周转时间平均周转时间T=1.925T=1.925时间单位

16、，平均带权周转时间时间单位，平均带权周转时间W=4.19W=4.19第18页/共30页第十九页，编辑于星期日：十五点 三十分。2020 虽然这种算法的调度性能不如最短作业优先调度算法好，但是它既照顾了作业到来的先后顺序，又考虑了要求系统服务时间的长短，所以它是先来先服务算法FCFS和短作业优先算法SJF的较好折衷。该算法的缺点是较为复杂，每次调度时需对已经到达的作业进行响应比的计算。第19页/共30页第二十页，编辑于星期日：十五点 三十分。2121轮转法轮转法 （）算法是一种剥夺式的进程调度算法，它依据公平服务的原则，将时间划分成一个个的时间片（记为S），并以为单位，轮转地为各个就绪进程一次分

17、配一个时间片。以三个进程为例，考察算法的执行情况及其调度性能。设，则有：P P1 1P P2 2P P3 3P P1 1P P2 2P P1 1P P1 1P P1 1P P1 104811151721252930第20页/共30页第二十一页，编辑于星期日：十五点 三十分。2222 进程首先执行一个时间片并被剥夺，其周期所剩余的 放到以后执行；执行一个时间片后也被剥夺；的时值为，不足一个时间片。第二轮开始，又由先执行一个时间片后被剥夺；这次只执行。至此，和的周期已先后完成，故随后连续个时间片都分给了，直至完成，在最后一个时间片里，只执行了。容易算出，该例的平均等待时间和平均周转时间分别为：第2

18、1页/共30页第二十二页，编辑于星期日：十五点 三十分。2323最高优先级法最高优先级法 优先级通常是用一个整型数来表示，称为优先数。对于不同的系统，既可以用较大的数也可以用较小的数来表示较高的优先级，这并无统一的规定。例如，中的优先数的取值范围为，且规定优先数愈小其表示的优先级愈高。优先级的设置分为静态和动态两种方式：（）静态设置方式 （）动态设置方式第22页/共30页第二十三页，编辑于星期日：十五点 三十分。2424 设有五个就绪进程，它们各自的本次周期的长度、初始优先数及进入就绪队列的相对时刻如下所示：第23页/共30页第二十四页，编辑于星期日：十五点 三十分。2525在非剥夺的静态设置

19、方式下，执行情况如下：P P2 2P P1 1P P5 5P P3 3P P4 40436526062在进程执行完时，已进入就绪队列，因其优先级较高，故先于和之前执行。可算得这些进程的平均等待时间、平均周转时间以 及平均带权周转时间分别为：第24页/共30页第二十五页，编辑于星期日：十五点 三十分。2626第25页/共30页第二十六页，编辑于星期日：十五点 三十分。2727第26页/共30页第二十七页，编辑于星期日：十五点 三十分。2828第27页/共30页第二十八页，编辑于星期日：十五点 三十分。2929第28页/共30页第二十九页，编辑于星期日：十五点 三十分。3030时钟页面置换算法时钟页面置换算法（Clock）当发生缺页中断时，检查表针指向的页面。根据R位采取动作：R0：淘汰页面R1：清楚R位并向前移动表针第29页/共30页第三十页，编辑于星期日：十五点 三十分。