1、第二章 作業(yè)管理與接口,問(wèn)答題與解答,1何謂作業(yè)，作業(yè)步，作業(yè)流？通常把計(jì)算機(jī)的作業(yè)分成哪幾種類別？它們的特點(diǎn)是什么？,1答：作業(yè)是一次上機(jī)活動(dòng)中，要求計(jì)算機(jī)所做工作的集合。作業(yè)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念，當(dāng)上機(jī)活動(dòng)終止后，作業(yè)便不復(fù)存在。 作業(yè)步：由完成作業(yè)中某一相對(duì)獨(dú)立事件的程序和數(shù)據(jù)構(gòu)成，并由命令定義之。 作業(yè)流：在批處理系統(tǒng)中，通常把一批作業(yè)按用戶提交的先后次序或按某種優(yōu)先原則，依次安置在相應(yīng)的輸入裝置上，并在系統(tǒng)控制下，依次將它們輸入到輔存中，這樣的一批作業(yè)就形成了一個(gè)作業(yè)流。 通常把計(jì)算機(jī)的作業(yè)分成兩大類：一類為批量型，另一類為終端型。 批量型作業(yè)的特點(diǎn)：作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，作業(yè)控制方式是脫機(jī)控

2、制。在具有批量處理和分時(shí)兩種功能的系統(tǒng)中，作業(yè)調(diào)度將批量型作業(yè)作為后臺(tái)作業(yè)，并穿插于會(huì)話型作業(yè)中間調(diào)度。 終端型作業(yè)的特點(diǎn)：用戶和計(jì)算機(jī)直接交互作用，終端多出現(xiàn)于分時(shí)系統(tǒng)中。,2在一個(gè)多道程序系統(tǒng)中，一個(gè)作業(yè)從提交給系統(tǒng)到運(yùn)行結(jié)束退出系統(tǒng)，通常要經(jīng)歷哪幾個(gè)階段和哪些狀態(tài)？由哪些程序來(lái)負(fù)責(zé)這些狀態(tài)之間的變換？你能說(shuō)出這些狀態(tài)轉(zhuǎn)變的原因嗎？,2答：在一個(gè)多道程序系統(tǒng)中，一個(gè)作業(yè)從提交給系統(tǒng)到運(yùn)行結(jié)束退出系統(tǒng)，通常要經(jīng)歷收容、執(zhí)行、完成三個(gè)階段和提交、后備、執(zhí)行、完成四個(gè)狀態(tài)。 在一個(gè)多道程序系統(tǒng)中，用戶提交的作業(yè)通過(guò)脫機(jī)（或假脫機(jī)）輸入。由“作業(yè)注冊(cè)”程序負(fù)責(zé)作業(yè)由“提交”到“后備”狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。由

3、“作業(yè)調(diào)度”程序負(fù)責(zé)將某一“后備”狀態(tài)的作業(yè)轉(zhuǎn)換為“執(zhí)行”狀態(tài)，而后將控制權(quán)交給進(jìn)程管理系統(tǒng)。由“終止作業(yè)”程序負(fù)責(zé)將正常運(yùn)行結(jié)束或因發(fā)生錯(cuò)誤而終止的作業(yè)轉(zhuǎn)換為“終止”狀態(tài)。,3作業(yè)建立程序應(yīng)具有哪些功能？,3答：當(dāng)用戶作業(yè)通過(guò)SPOOLing系統(tǒng)被裝入到外存的輸入井中時(shí)，系統(tǒng)為了對(duì)該作業(yè)進(jìn)行描述和控制，由“作業(yè)建立”程序給該作業(yè)建立一個(gè)作業(yè)控制塊（JCB），其中包括該作業(yè)的屬性，如作業(yè)名、擁有該作業(yè)的用戶名、作業(yè)類型、作業(yè)狀態(tài)、優(yōu)先級(jí)、作業(yè)在輸入井中的位置及其長(zhǎng)度，以及作業(yè)運(yùn)行所需要的資源等情況。在這些信息中，有些應(yīng)由用戶提供，另一些則應(yīng)由系統(tǒng)賦予?！白鳂I(yè)建立”程序在為一個(gè)作業(yè)建立好JCB后

4、，便將該JCB插入到含有一系列JCB的后備隊(duì)列中去。,4作業(yè)管理主要包括哪些內(nèi)容？作業(yè)調(diào)度的主要功能是什么？常用的作業(yè)調(diào)度算法有哪幾種？作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度有什么區(qū)別？各在什么情況下調(diào)用它們？如何評(píng)價(jià)一個(gè)作業(yè)調(diào)度算法的性能？確定調(diào)度算法的原則是什么？,4答：作業(yè)管理主要包括作業(yè)的進(jìn)入、作業(yè)的調(diào)度、作業(yè)的控制，以及作業(yè)的終止。 作業(yè)調(diào)度的主要功能是：按系統(tǒng)規(guī)定的算法，從系統(tǒng)己接納的一批作業(yè)中選取一個(gè)子集，并滿足它們所需的資源，做好運(yùn)行準(zhǔn)備工作，使其成為內(nèi)存中可運(yùn)行的作業(yè)。 常用的調(diào)度算法。對(duì)于單道批量處理系統(tǒng)說(shuō)，其調(diào)度算法有：（1)先來(lái)先服務(wù)算法；(2)最短作業(yè)優(yōu)先算法；(3)響應(yīng)比高者優(yōu)先調(diào)度算

5、法。 多道批量處理系統(tǒng)的調(diào)度算法：（l）基于先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法；（2)基于優(yōu)先級(jí)高者優(yōu)先調(diào)度算法：（3）分時(shí)與優(yōu)先級(jí)相結(jié)合調(diào)度算法。 作業(yè)調(diào)度與進(jìn)程調(diào)度的區(qū)別：作業(yè)調(diào)度在操作系統(tǒng)內(nèi)又叫宏觀調(diào)度或高級(jí)調(diào)度。進(jìn)程調(diào)度在操作系統(tǒng)內(nèi)又叫微觀調(diào)度或低級(jí)調(diào)度。作業(yè)調(diào)度起協(xié)調(diào)作用，決定競(jìng)爭(zhēng)CPU的作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)。具體的競(jìng)爭(zhēng)CPU的勝負(fù)則由進(jìn)程調(diào)度來(lái)裁決，以決定CPU的最后獲得者。 在以下情況下，調(diào)用作業(yè)調(diào)度程序：當(dāng)后備作業(yè)隊(duì)列非空，且至少有一個(gè)作業(yè)進(jìn)入完成狀態(tài)而釋放資源時(shí)，作業(yè)調(diào)度程序就從后備作業(yè)隊(duì)列中選取一個(gè)子集，為它們分配內(nèi)存和資源而使其進(jìn)入執(zhí)行狀態(tài)；進(jìn)程調(diào)度則是在。CPU空閑且就緒隊(duì)列非空時(shí)，選取一個(gè)進(jìn)

6、程，為其分配CPU時(shí)間片。 評(píng)價(jià)一個(gè)作業(yè)調(diào)度算法的性能優(yōu)劣通常是用作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間或帶權(quán)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)衡量。對(duì)于批處理系統(tǒng)，由于主要用于計(jì)算，因而對(duì)作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間要求較高，這樣作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間或帶權(quán)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間被用來(lái)衡量其調(diào)度程序的優(yōu)劣。 但對(duì)于分時(shí)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，平均響應(yīng)時(shí)間又被用來(lái)衡量調(diào)度策略的優(yōu)劣。對(duì)于分時(shí)系統(tǒng)，除了要保證系統(tǒng)的吞吐量大、資源利用率高之外，還應(yīng)該保證用戶能夠容忍的響應(yīng)時(shí)間。因此，在分時(shí)系統(tǒng)中，僅僅用周轉(zhuǎn)時(shí)間或帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間來(lái)衡量調(diào)度性能是不夠的。對(duì)于實(shí)時(shí)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，衡量調(diào)度策略的優(yōu)劣的主要目標(biāo)是滿足用戶要求的時(shí)限時(shí)間。確定作業(yè)調(diào)度算法的原則是：（1)選擇的調(diào)度算法應(yīng)與系統(tǒng)

7、的整體設(shè)計(jì)目標(biāo)一致。（2)注意系統(tǒng)資源的均衡使用，使I/O繁忙”的作業(yè)和CPU繁忙”的作業(yè)搭配起來(lái)運(yùn)行。(3)應(yīng)保證進(jìn)入系統(tǒng)的作業(yè)在規(guī)定的截止時(shí)間內(nèi)完成，而且應(yīng)設(shè)法縮短作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間。,5哪種算法既照顧I/O型程序，而又餓不死計(jì)算型程序？,5答：一般認(rèn)為I/O型作業(yè)（程序）是短作業(yè)，CPU型程序?yàn)殚L(zhǎng)作業(yè)。響應(yīng)比高者作業(yè)調(diào)度算法是可以既照顧I/O型作業(yè)，而又不至于餓死（長(zhǎng)期得不到調(diào)度稱為餓死）計(jì)算型作業(yè)的調(diào)度算法，因?yàn)轫憫?yīng)比既考慮了作業(yè)的長(zhǎng)短，又考慮了作業(yè)等待調(diào)度時(shí)間的長(zhǎng)短。,6許多調(diào)度算法是參數(shù)化的，例如，輪轉(zhuǎn)法需要一個(gè)參數(shù)指定時(shí)間片，多隊(duì)列反饋算法要求定義隊(duì)列個(gè)數(shù)、每個(gè)隊(duì)列的調(diào)度算法，以

8、及各隊(duì)列中移動(dòng)作業(yè)的數(shù)據(jù)等。這意味著這些算法實(shí)際上是一組算法的集合。例如，可視FCFS是一組不同時(shí)間片的輪轉(zhuǎn)法組合。因此，一種算法可能包含另一種算法。下面的各種算法之間有什么聯(lián)系？ （1）優(yōu)先級(jí)與SJF（短作業(yè)優(yōu)先）（2）多級(jí)隊(duì)列反饋與FCFS （3）優(yōu)先級(jí)與FCFS（4）輪轉(zhuǎn)法與FCFS,6答：（1）短作業(yè)一般都有較高的優(yōu)先級(jí)。（2）多級(jí)隊(duì)列反饋算法時(shí)，在每個(gè)隊(duì)列中（同一優(yōu)先級(jí)）的進(jìn)程常常采用FCFS。（3）同種優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程按FCFS調(diào)度。（4）輪轉(zhuǎn)法調(diào)度總是從就緒隊(duì)列中選第一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行，在就緒隊(duì)列中常按FCFS原則排隊(duì)。又可以視FCFS為一組不同時(shí)間片（R=作業(yè)要求運(yùn)行的時(shí)間）的輪轉(zhuǎn)法，只

9、輪轉(zhuǎn)一次便完成作業(yè)。,7（1）作業(yè)調(diào)度算法的選擇作業(yè)的原則，可以是保證系統(tǒng)吞吐量大，對(duì)用戶公平合理，充分發(fā)揮系統(tǒng)資源的利用率。表1-5-1給出了三種簡(jiǎn)單的作業(yè)調(diào)度算法，請(qǐng)指出每種算法主要是體現(xiàn)上述哪種原則的（在對(duì)應(yīng)的行、列上打上記號(hào)）。,7答：（1）如表1-6-1所示。,(2)如果在實(shí)際系統(tǒng)中只采用上述三種簡(jiǎn)單算法中的任意一種，都只體現(xiàn)其中一種原則，而其他原則得不到反映。為此，給出下列能反映多種原則的調(diào)度算法，并假定完全根據(jù)優(yōu)先數(shù)，按從高到低順序挑選作業(yè)，作業(yè)優(yōu)先數(shù)按下述公式計(jì)算： K（優(yōu)先數(shù)）=（作業(yè)等待時(shí)間）2+1/作業(yè)要求運(yùn)行時(shí)間 試問(wèn)：這種算法反映了上述原則中的哪些原則？簡(jiǎn)述理由。,(

10、2)體現(xiàn)了先來(lái)先服務(wù)原則和最短作業(yè)優(yōu)先原則。體現(xiàn)先來(lái)先服務(wù)原則的理由是假若兩道作業(yè)的運(yùn)行時(shí)間相同，但到達(dá)時(shí)間不同，早到達(dá)的作業(yè)等待時(shí)間長(zhǎng)，根據(jù)公式計(jì)算，它的優(yōu)先數(shù)大，則優(yōu)先調(diào)度。體現(xiàn)最短作業(yè)優(yōu)先原則的理由是假若兩道作業(yè)同時(shí)到達(dá)，但運(yùn)行時(shí)間不等，根據(jù)公式計(jì)算，運(yùn)行時(shí)間短的作業(yè)，其優(yōu)先數(shù)高，因而優(yōu)先調(diào)度。,8試比較下列作業(yè)調(diào)度算法，對(duì)短作業(yè)的優(yōu)先程度，對(duì)長(zhǎng)作業(yè)的虐待程度，哪種算法有可能發(fā)生長(zhǎng)作業(yè)被餓死（總得不到調(diào)度）現(xiàn)象？ (a）FCFS（先來(lái)先服務(wù)）(b) SJF（短作業(yè)優(yōu)先）(c) HRN（響應(yīng)比高者優(yōu)先）,8答：（1)對(duì)短作業(yè)的優(yōu)先程度按升高排序?yàn)椋?a)(c)(b)。（2)對(duì)長(zhǎng)作業(yè)的虐待程度按嚴(yán)重程度排序?yàn)椋?a)(c)(b)。（3）(b)有可能餓死長(zhǎng)作業(yè)。,9假設(shè)某個(gè)系統(tǒng)的調(diào)度如圖1-5-1（1）所示，其中時(shí)間片q=50 ms還假定系統(tǒng)中只有A，B兩個(gè)進(jìn)程。A執(zhí)行計(jì)算20 ms后，做P (S)操作；然后計(jì)算20 ms，又返回起點(diǎn)循環(huán)，B開(kāi)始執(zhí)行3