第七章操作系统接口优秀课件.ppt

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1、第七章操作系统接口2004春季1*第1页，本讲稿共46页（一）（一）用户与操作系统的接口用户与操作系统的接口（1）用户接口用户接口 用户接口是计算机系统与用户之间进行交互作用和通信的通路。对绝大多数用户而言，一个计算机系统的可接受性在很大程度上取决于这个用户接口。用户接口分为命令接口和程序接口两类。1 1。命令接口。命令接口 命令接口是籍助于在用户和操作系统之间提供高级通信来控制一组程序的处理。这个接口之所以称命令接口，是因为用户可以通过打入或在作业中发出一系列命令，告诉OS执行那些功能。这一类接口是用于作业控制的，其中又分联机用户接口和脱机用户接口。2004春季2*第2页，本讲稿共46页用户

2、接口用户接口联机用户接口联机用户接口：联机用户接口也叫交互式用户接口，它用于联机作业控制，它是由一组键盘操作命令组成。交互式用户接口交互方式又分成二类，一类是字符方式，终端命令，提供面向流的通信，如MS-DOS。另一类是图形方式，提供“对话框”、“图标”、“菜单”等图形用户接口（GUI）如Windows。脱机用户接口脱机用户接口也称批处理用户接口，它用于脱机作业控制。脱机作业控制又分为作业控制卡和作业说明书两种方式。2004春季3*第3页，本讲稿共46页用户接口用户接口z作业控制卡作业控制卡方式是指用户将其操作意图，用控制语言提供的有关作业控制命令穿孔在若干卡片上，以控制作业的运行的一种形式。

3、用户按照要求将作业控制卡插入到作业卡片叠的适当位置上。系统分批读入这些卡片后开始运行，并按照这些控制卡的信息，指挥和控制作业的运行，这些作业控制卡是早期的一种作业控制方式。z作业说明书作业说明书也是用作业控制语言来表达用户对作业控制意识的，在形式上同用高级编程语言编制的程序相似。相对于作业控制卡分散的缺点它具有集中、便于修改、灵活等优点。美国1905机GEOGE语言是典型的高级算法的作业控制语言。2004春季4*第4页，本讲稿共46页用户接口用户接口2 2。程序接口。程序接口z程序接口是OS为正要运行的程序提供服务并与之通信的一个设施，它供所有的用户程序使用，也供OS的其它组成部分，特别是命令

4、处理程序使用。当一个程序正在执行时，程序接口接受对系统服务及资源申请，并与OS的资源管理程序进行通信。这个程序接口主要由系统调用组成。2004春季5*第5页，本讲稿共46页用户接口用户接口z系统调用是用户在程序中调用系统调用是用户在程序中调用OSOS所提供的一些子功能模所提供的一些子功能模块，它是一种特殊的过程调用。块，它是一种特殊的过程调用。用户程序运行在用户态下，它通过软件中断进入核心，调用系统过程（子模块），运行在核心态，返回后仍在用户态下运行。用户程序系统调用从功能上分可包括进程管理、文件管理、信息维护、设备IO管理等几方面。z系统调用过程大体上分成以下三步：设置系统调用号和参数；系统

5、调用命令的一般处理；系统调用命令处理程序做具体处理。2004春季6*第6页，本讲稿共46页用户接口用户接口2004春季7*第7页，本讲稿共46页（2）MS-DOSMS-DOS的接口的接口1 1MS-DOSMS-DOS层次模块结构层次模块结构 MS-DOS采用层次模块结构，它有三个层次模块和一个引导程序组成。这三个模块是命令处理程序（COMMAND.COM）、文件系统(MS-DOS.SYS)和输入输出系统。其中基本输入输出系统又由驻在ROM中的基本输入输出系统BIOS和系统盘上的BIOS接口模块（IO.SYS）两部分组成。引导程序在盘引导区中。三个模块的层次关系如图所示。INT10-INT1A

6、INT21用户程序 键盘命令命令处理程序 文件系统 输入输出系统2004春季8*第8页，本讲稿共46页MS-DOSMS-DOS的接口的接口2 2。MS-DOSMS-DOS的命令接口的命令接口键盘命令键盘命令z选盘命令：盘符 CR 例如：A:z控制键和编辑键：例如：Ctrl+Alt+Del系统复位键；复制字符键等。z内部命令内部命令：它是OS内部提供的OS功能子模块的命令，例如 Dir显示目录命令等。z外部命令外部命令：它是存在磁盘上完成某功能可执行文件、需要时调入内存执行的命令，它有以下几种类型。z扩展名为.com文件是可执行的二进制代码文件。z扩展名.exe文件是可执行浮动二进制代码文件。z

7、扩展名为.bat文件是批处理文件，批处理文件中可包含内部命令、外部命令以及一些特殊的批处理文件命令。2004春季9*第9页，本讲稿共46页MS-DOSMS-DOS的接口的接口3 3。MS-DOSMS-DOS程序接口程序接口 通过软件中断和系统调用使用MS-DOS提供的功能。z用文件系统模块提供的功能INT 21H MS-DOS文件系统子功能模块的功能是系统调INT 21,它是字符I/O高级方式，它独立于硬件且与其它操作系统兼容。它包括设备管理、文件管理、目录管理等。z用输入输出系统模块提供的功能INT10H-INT1AH MS-DOS的输入输出系统模块提供的功能调用是INT10H-INT1AH

8、。其中INT10H 调用显示驱动程序，INT16H调用键盘驱动程序，INT17H调用打印机驱动程序，INT13H调用磁盘I/O驱动程序。2004春季10*第10页，本讲稿共46页（3）WINDOWS 98的接口的接口1 1。Windows98Windows98用户界面结构用户界面结构 Windows98使用新的32位的用户界面，提供统一的工具来浏览网络，局域网及Internet信息。这些包含了一些桌面工具，包括网络邻居，可选择的活动桌面接口，可选择的频道接口。Windows98基本组件结构中用户界面的细框图如下图所示。这些工具同其它的基于Win32的、基于Win16的、以及基于MS-DOS的应

9、用程序在同一结构层次上运行。所有的应用程序及工具可以从壳层提供的公用控制中得到好处，例如公用对话框、目录树形显示和列表显示等。用户接口工具（网络邻居等）进程指示、工具、使用对话框、列表显示、树形显示等2004春季11*第11页，本讲稿共46页WINDOWS 98的接口的接口2 2。Windows 98Windows 98命令接口命令接口图形用户接口（图形用户接口（GUIGUI）GUI的基本元素有：窗口窗口：是指屏幕上的一块矩形区域，应用程序（包括文挡）可通过窗口向用户展示系统所能提供的各种服务及其需要用户输入的信息，用户可通过窗口去查看和操纵应用程序和文挡。窗口由标题拦、垂直、水平滚动条、控制

10、按钮、最大化、最小化按钮、还原按钮、关闭按钮等组成。图标图标：它是代表一个应用程序或文件的一个小图象，它也是最小化窗口，通过对图标的操作可激活相应的程序（选择它在前台运行）和启动应用程序。2004春季12*第12页，本讲稿共46页WINDOWS 98的接口的接口菜单菜单：用户在窗口中对应用程序所能执行的各种操作是以菜单的形式提供的。菜单一般是由菜单名和若干菜单项所组成。每一菜单项通常都对应于相关的命令或功能。用户可用鼠标或键盘在菜单中选择一菜单项，来向系统提出相应的服务请求，当用户选择某菜单项时，有时便出现弹出菜单和下拉式菜单。对话框对话框：它是在桌面上的带有标题条和控制菜单的一个临时窗口，又

11、称为对话窗口。其主要用途是系统可通过对话框提示用户输入与任务有关的信息，或向用户提供可能需要的信息。对话框由文本框、列表框、命令按钮、单选按钮和复选按钮组成。2004春季13*第13页，本讲稿共46页WINDOWS 98的接口的接口3 3。Windows98Windows98应用程序接口应用程序接口APIAPI 编写Windows应用程序，除了用到常规编程语言的库函数和数据结构外，还需使用由Windows SDK提供的适用于Windows应用程序的特殊库函数及和各种数据结构、语句、文件结构，所有这些内容构成了Windows应用程序设计接口（API）。可以把API视作一个有各类工具的集合，如果使

12、用得当，这些工具开发出来的Windows应用程序，可适当用各种类型的计算机（PC机）。2004春季14*第14页，本讲稿共46页WINDOWS 98的接口的接口 Windows应用程序可以充分利用API提供的各种特征。这些特征是：几个应用程序共享显示器、内存、键盘、鼠标和系统计时器，应用程序之间的数据变换与设备无关的图形功能；多任务；动态链接。Windows API函数可分为窗口管理接口函数、图形设备接口（GDI）函数和系统服务接口函数等三类函数。2004春季15*第15页，本讲稿共46页WINDOWS 98的接口的接口z窗口接口函数窗口接口函数包括创建、移动和修改窗口函数；建立、修改菜单，获

13、得菜单项状态等功能的函数；建立系统输出的函数；消息管理和处理的函数等。z 图形设备接口函数图形设备接口函数包括了Windows应用程序中执行与设备无关的图形操作所需的各类函数，这些操作包括在几种输出设备上画各种类型的线条、文字和位映射图象的函数。z 系统服务接口函数系统服务接口函数包括GDI支持多任务而提供的函数，涉及多任务和内存管理函数。2004春季16*第16页，本讲稿共46页（4）UNIX（LINUX）系统调用系统调用1。进程控制进程控制zfork系统调用创建新的子进程格式：int fork()fork调用返回时，系统中已有两个用户级环境完全相同的进程在在，这两个进程从fork调用中得到

14、的返回值不同，其中子进程得到的返回值为零，父进程得到的返回值是新创建子进程的进程标识号。2004春季17*第17页，本讲稿共46页UNIX（LINUX）系统调用系统调用zexec系统调用格式：(六种）int execl(path,arg0,arg1,argn,(char*)0)char*path,*arg0,*arg1,*argn;exec调用进程的正文段被指定的目标文件的正文段所覆盖，其属性的变化方式与fork成功后从父进程那里继承属性的方式几乎是一样的。系统中绝大多数命令都是通过exec来执行的，不但shell进程所创建的子进程使用它来执行用户命令，shell进程本身和它的祖先进程也是用e

15、xec来启动执行的。2004春季18*第18页，本讲稿共46页UNIX（LINUX）系统调用系统调用zexit系统调用终止进程执行格式：void exit(status)int status;参数status是调用进程终止时传递给其父进程的值。如调用进程还有子进程，则将其所有子进程的父进程改为1号进程。2004春季19*第19页，本讲稿共46页UNIX（LINUX）系统调用系统调用zwait系统调用等待子进程暂仃或终止格式：int wait(stat_loc)int wait(int*)0)int stat_loc;wait调用将调用进程挂起，直到该进程收到一个被其捕获的信号或者它的任何一个子

16、进程暂仃或终止为止。如果wait调用之前已有子进程暂仃或终止，则该调用立即返回。2004春季20*第20页，本讲稿共46页UNIX（LINUX）系统调用系统调用2.2.文件基本操作文件基本操作zcreat系统调用创建普通文件格式：#include#include int creat(path,mode)char *path;/*文件路径名*/int mode;/*文件存取权*/返回一个当前进程可用的最小文件描述符fd。2004春季21*第21页，本讲稿共46页UNIX（LINUX）系统调用系统调用zunlink系统调用删除文件连结格式：int unlink(path)char path;/*文

17、件路径名*/2004春季22*第22页，本讲稿共46页UNIX（LINUX）系统调用）系统调用zopen系统调用格式：#include int open(path,oflag,mode)char*path;/*文件路径名*/int oflag,mode;/*打开方式和存取权标志*/oflag取值：O_RDONLY、O_WRONLY、O_RDWR之一，按需要用|符与O_NDELAY、O_CREAT、O_TRUNC、O_EXCL、O_APPEND、O_SYNC 标志组合。返回已打开文件的文件描述符fd。2004春季23*第23页，本讲稿共46页UNIX（LINUX）系统调用）系统调用zclose系

18、统调用格式：int close(fd)int fd;/*文件描述符*/2004春季24*第24页，本讲稿共46页UNIX（LINUX）系统调用）系统调用zread系统调用格式：int read(fd,buf,nbytes)int fd;/*文件描述符*/char*buf;/*缓冲区地址*/unsigned nbytes;/*要读的字节数*/2004春季25*第25页，本讲稿共46页UNIX（LINUX）系统调用）系统调用zwrite系统调用格式：int write(fd,buf,nbytes)int fd;/*文件描述符*/char*buf;/*缓冲区地址*/unsigned nbytes;/

19、*要写的字节数*/2004春季26*第26页，本讲稿共46页UNIX（LINUX）系统调用）系统调用zlseek系统调用格式：#include long lseek(fd,offset,inter)int fd;/*文件描述符*/long offset;/*文件偏移量*/int inter;/*对偏移量的解释*/inter取值：SEEK_SET、SEEK_CUR、SEEK_END分别表示把文件读/写指针置为offset给定值、当前指针+offset值、文件大小+offset值。2004春季27*第27页，本讲稿共46页（二）（二）用户与用户与中文中文操作系统的接口操作系统的接口（1 1）字符集

20、）字符集 长期以来，计算机的代码体系是以ASCII码为基础的，若要处理非英语的语言（如中文、阿拉伯文等）并不是一件简单的事，各国都需要作出适合本国情况的本地化工作，在我国为处理中文，这就要作汉化汉化。2004春季28*第28页，本讲稿共46页字符集字符集 我国1981年公布的通讯用汉字字符集（基本集）通讯用汉字字符集（基本集）及其交换码标准及其交换码标准GB2312-80GB2312-80方案，把高频字、常用字归结为汉字基本字符集（共6763个字），再按出现的频度为一级汉字3755个（按拼音排序）和二级汉字3008个（按部首排序），加上西文字母、数字、图形符号等700多个，如果再加上用户自行定

21、义的专用汉字和符号等，那末一个适用的汉字系统应具有能处理多达8000余个汉字字符的能力。2004春季29*第29页，本讲稿共46页字符集字符集z 国字标准（GB2312-80）汉字字符集代码表中含为94个区，每个区94位，每个汉字由2个字节表示，第一个字节为区编号，第二个字节为位编号。所以汉字是属于双字节符集。1995年底，我国又公布了GB2312的扩充版本大字符集国家标准GBK，它能容纳包括简繁体多达21000个汉字。GBK定义的首字节范围为081-0FE，尾字节定义的范围为04007E，0800FE。GBK与GB2312内码标准完全兼容，支持GB13000.1定义的汉字，并扩充了一些新的符

22、号。2004春季30*第30页，本讲稿共46页字符集字符集z 为了保证中西文兼容，系统中必须保留西文内码，即ASCII 码，同时又要允许汉字内码使用，并且不能产生二义性。若采用GB2312-80规定的国标码为汉字内码，则必然与同采用七位二进制位的ASCII码冲突。所以必须要对汉字国标码进行适当变换。目前我国通行的方案是采用变形国标码，作为内码，它是国标码的每个字节高位置1。这样汉字编码为中西文兼容，它也是占用扩展ASCII码，拼装而成。2004春季31*第31页，本讲稿共46页字符集字符集z汉化只是一种针对汉字的改造，对于整个世界的不同方种的信息处理，它依然是不完备的。随着世界范围内信息交换的

23、日益普遍、频繁，OS的国际化本地化也在加快，编码方面，全球统一的大字符集ISOISOIEC10646IEC10646也已经诞生。自从ISO10646通过以后，汉字也作为一个独立字符出现，这就和以前的ASCII码形成了重大的区别。2004春季32*第32页，本讲稿共46页字符集字符集zISOISOIEC10646IEC10646字符集（字符集（UCSUCS）的特点是世界上各种流行文字占有不同的码位，互不冲突，从根本上支持多文种的同时处理，码长统一，转换规则简明，但是由于与原ASCII码制冲突，所以若以UCS为处理码则较难利用原系统的处理能力。2004春季33*第33页，本讲稿共46页字符集字符集

24、z16位的UnicodeUnicode是一种国际字符集标准，该标准定义了大多数世界上已知字符集的唯一的16位值。它由Unicode研讨会维护和改进，它符合ISO10646 国际标准。zWindows NT最内部的文本字符串以16位Unicode字符串存储和处理的。2004春季34*第34页，本讲稿共46页(2)汉字信息的显示和打印汉字信息的显示和打印z汉字字形远比西文字母字形复杂，笔画也繁简不一，为此用计算机显示和打印汉字时常用点阵和轮廓式字模表示。z把单个汉字离散成网点，每点以一个二进制位表示，这样就组成了汉字的点阵字模点阵字模。在中文MS-DOS环境屏幕显示采用1616点阵字模，而打印则采

25、用2424、3232、4848点阵字模等。2004春季35*第35页，本讲稿共46页汉字信息的显示和打印汉字信息的显示和打印2004春季36*第36页，本讲稿共46页汉字信息的显示和打印汉字信息的显示和打印z为了使字形漂亮同时汉字字模占用字节数少，就采用轮廓矢量汉字，矢量汉字用汉字轮廓的特征点坐标来表示，然后用特征点直线表示汉字轮廓。UCDOS的字库hzkslstj等是矢量汉字库。在Windows中，Microsoft采用True TypeTrue Type字形字形技术技术，True Type对字形的描述是轮廓描述。True Type的字形包括True Type指令（218条）、数据和True

26、 Type字形发生器。Adobe 公司采用类同True Type字形的PostScriptPostScript字体字体，PostScript字体广泛应用于印刷出版行业。2004春季37*第37页，本讲稿共46页(3)汉字的输入汉字的输入 汉字输入方式有键盘、手写、语音和扫描识别输入等几种。键盘输入汉字是常用的基本方法。为了能直接使用西文键盘进行输入，就必须为汉字设计相应的编码，即用字母数字串来代替汉字。常用的汉字输入法有：z以以GB2312-80为基准的国标码和国标区位码：为基准的国标码和国标区位码：国标码是GB2312-80所规定的机器内部编码，每个汉字4个16进制数字来表示。而国标区位码是

27、国标码的一种变形，每个汉字用二-十进制区码和位码来表示，它相对国标码便于查找，但两码同样难以记忆。2004春季38*第38页，本讲稿共46页汉字的输入汉字的输入z以发音为基础的拼音码以发音为基础的拼音码：如全拼拼音、简拼拼音、双拼拼音、智能ABC等。拼音码是以“汉字拼音方案”为基础定义的简单易学的输入方案，它是用户使用较多的输入法，它有简单易学、学后不易忘记等优点，但也存在重码率高，输入速度慢等缺点。智能ABC在音码的基础上，增加了一定的智能性和较大的灵活性尤其适合非专业录入人员的汉字输入。2004春季39*第39页，本讲稿共46页汉字的输入汉字的输入z拼形码拼形码：如五笔字型、郑码、太极码等

28、。拼音码是按字的结构给汉字编码，其基本原理是把汉字看成是由基本的构字单元一字根和最小的构字单元“笔划”构成，字根和笔画又映射有代码，因此也就有了相应的代码。拼形码方案较多，其中五笔字型输入法普及率最高。z音形码：音形码：如自然码、沈码、华夏码等。音形码是音码和形码编码方案的结合，音形码往往取汉语拼音的第一个字母为声码，再结合字根或部首的形码，这样学习难和重码率比较居中。2004春季40*第40页，本讲稿共46页(4)(4)操作系统的实现操作系统的实现 具有处理汉字功能的操作系统有二种实现方法。z内核法：内核法：它从操作系统内核支持汉字处理。Windows95/98中文版是一个完全汉化的双字节版

29、本，它在保持和原的通用的GB2312-80汉字字符集完全兼容的基础上，推出了能容纳多达21000多个汉字，简繁体都有的大字符集国家标准GBK，并提供相应的汉字字库和输入方法，支持基于GBK的排序方法、时间、日期、货币的中文表示等。2004春季41*第41页，本讲稿共46页操作系统的实现操作系统的实现z外挂法：外挂法：它采用在西文操作系统外挂模块，以增加操作系统处理功能。中文之星 2.97/3.0 for NT、四通利方RichWin 97/2000是这类产品代表。如单使用中文操作环境，则使用内核法Windows 98中文版操作系统方便。如使用环境需经常变换中、西文操作系统环境，则采用固定安装西

30、文Windows 98操作系统，需要使用中文环境时，再安装外挂式OS如RichWin 2000等，使用完成后再卸载，恢复西文环境。2004春季42*第42页，本讲稿共46页习题习题1 1脱机用户接口是配置在A操作系统中的，它是由一组B所组成，联机用户接口是由一组C所组成，而程序接口则是由一组D所组成。A：（1）微机；（2）批处理；（3）分时；（4）实时。B、C、D：（1）系统调用；（2）库函数；（3）键盘命令；（4）作业控制语言。2004春季43*第43页，本讲稿共46页IBM JCL 的例子的例子/MOONEY JOB(918,001)DAVIS,CLASS=B,PRIORITY=6/COM

31、P EXEC PROG=IEYFORT,PARM=SOURCE/SYSPINT DD SYSOUT=A/SYSLIN DDDSNAME=SYSL.UT4,DISP=OLD/DCB=(RECFM=FB,LRECL=80,BLKSIZE=800)/SYSIN DD*(Source Program Cards)2004春季44*第44页，本讲稿共46页IBM JCL 的例子的例子/GO EXEC PROG=FORTLINK,COND=(4,LT,C)/SYSPRINT DD SYSOUT=A/SYSLIN DD DSNAME=*.COMP.SYSLIN,DISP=OLD/SYSLIB DD DSNA

32、ME=SYSL.FORTLIB,DISP=OLD/FT03F001 DD SYSOUT=A,DCB=(RECFM=FA,BLKSIZE=133)/FT05F001 DD DSNAME=SYSIN/FT06F001 DD SYSOUT=A,DCB=(RECFM=FA,BLKSIZE=133)/FT07F001 DD UNIT=SYSCP/RUNLOAD EXEC PROG=LOADMOD/GO.SYSIN DD*(Program data cards)返回返回 /*2004春季45*第45页，本讲稿共46页作业说明书的例子作业说明书的例子JOB.JOHNJOB JOHN,FORTRAN*DISK,FORPROG,BIN,COMPILISTLISTFILE.COMPILIST*LP,TIME(5,20)ENTER 3IF HALTED GOTO 1IF FAILED GOTO 21.RESUME2.PRINT(1,100)ENDJOB 返回2004春季46*第46页，本讲稿共46页