第2章操作系统《用户与操作系统的接口》习题

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1、2.1作业的组织和管理2.2作业控制级接口2.3程序级接口2.4UNIX的用户界面Shell简介2.5小结习题2.1作业的组织和管理2.1.1作业和作业处理过程1.作业的概念作业是用户在一次算题过程中或一个事务处理过程中要求计算机系统所做工作的总和，它是用户向计算机系统提交一项工作的基本单位。根据计算机系统作业处理方式的不同，通常可把作业分为脱机作业和联机作业两大类：(1)脱机作业：是指用户不能直接与计算机系统交互，中间需要通过操作员进行控制和干预的作业。(2)联机作业：用户能够直接与计算机系统交互作用，所以联机作业

2、也称为交互型作业、终端作业或者前台作业。用户向操作系统提供作业加工步骤的方式称为作业控制方式。根据作业类型的不同，可以把作业控制方式分为两种：(1)脱机作业控制方式(也称为作业自动控制方式)：即用户把作业执行的目的连同程序和数据及故障处理措施一起输入到系统中，由系统根据该目的来控制作业执行的全过程。(2)联机作业控制方式(也称作业直接控制方式)：采用人机对话的方式来控制作业的运行。2.作业的组成作业由程序、数据和作业控制信息(如作业说明书)三部分组成。作业控制信息包括作业基本情况、作业控制和作业资源要求的描述，它体现

3、用户对作业控制的意图。在批处理系统中，用户不能直接与自己的作业交互作用，只能委托系统代替用户进行控制和干预作业说明书包括三方面的内容:(1)作业基本情况：包括用户名、作业名、编程语言、最大处理时间等。(2)作业控制描述：包括作业控制方式、作业步的操作顺序、作业执行出错处理。(3)作业资源要求描述：包括处理时间、优先级、内存空间、外设类型和数量、实用程序要求等。3.作业的处理过程一个作业从进入系统到运行结束，一般需要经历“输入”、“后备”、“执行”和“完成”4个阶段，相应地，称作业处于输入、后备、执行和完成4个不同的状

4、态。(1)输入状态。又称为提交或录入，是指用户将自己的程序和数据提交给系统的后援存储器。(2)后备状态。在作业的输入阶段，操作员将用户提交的作业通过脱机输入或调用SPOOLing系统输入过程，将作业输入到直接存取的后援存储器，然后由“作业注册”程序负责为进入系统的作业建立作业控制块，并把它加入到后备作业队列中，等待作业调度程序调度，这时作业处于后备状态。(3)执行状态。一个作业被作业调度程序选中并分配了必要的资源，建立了一组相应的进程后，该作业就进入了执行状态。(4)完成状态。当作业正常运行结束或因发生错误而终止时，

5、作业进入完成状态，退出系统。作业退出的工作流程如下所述：把输出结果送到输出设备上(启动缓输出进程完成)。回收各种资源。缓输出进程(脱机)。从输出井上将结果输出。作业状态转换过程如图2.1所示。图2.1批处理系统中的作业处理及状态2.1.2作业的输入/输出方式1．联机输入/输出该方式由主机直接控制输入/输出。由于主机和外围设备的速度相差悬殊，因而这种方式降低了CPU的利用率。2．脱机输入/输出(人工干预)由于主机和外围设备的速度相差悬殊，早期的输入/输出采用脱机外围设备解决这一问题。专门设置一台卫星机(或称外围

6、处理机)负责输入/输出，利用外围处理机把作业先输入到辅助存储器上(如磁盘，磁带)，然后再通过辅助存储器与主机相连。3．SPOOLing系统一般的输入/输出设备都是独享设备并属于慢速设备，因此，当一个作业使用这类设备进行一次较大量的数据交换时，其他需要同时访问该设备的作业就要等待较长时间，从而降低了整个系统的并发能力。SPOOLing技术正是针对上述问题提出的一种设备管理技术。输入井和输出井是在磁盘上开辟的两个大存储空间。输入井是模拟脱机输入时的磁盘，用于暂存I/O设备输入的数据；输出井是模拟脱机输出时的磁盘，用于暂存

7、用户程序的输出数据。输入缓冲区和输出缓冲区是在内存中开辟的两个缓冲区。输入缓冲区用于暂存从输入设备送来的数据，以后再传送给输入井；输出缓冲区用于暂存从输出井送来的数据，以后再传送给输出设备。输入进程SP1和输出进程SP2属于系统进程，其优先级高于其他任何用户进程，它们和其他用户进程一样，接受系统调度程序的调度运行，其工作流程见图2.2。图2.2SPOOLing的工作流程SPOOLing系统具有如下优点：(1)提高了I/O速度。SPOOLing系统对数据进行的I/O操作，已从对低速I/O设备进行的I/O操作演变为对输入

8、井或输出井中数据的存取，如同脱机输入/输出一样，提高了I/O的存取速度，缓和了CPU与低速I/O设备之间速度不匹配的矛盾。(2)将独占设备改造为共享设备。在SPOOLing系统中，实际上并没有为任何作业分配设备，而只是在输入井或输出井中为其分配了一个存储区和建立了一张I/O请求表。(3)实现了虚拟设备功能。宏观上，虽然是多个进程在同时使用一台独