操作系统02操作系统用户界面.ppt

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1、第2章 操作系统用户界面2.1 简介简介2.2 一般用户的输入输出界面一般用户的输入输出界面2.3 命令控制界面命令控制界面2.4 系统调用系统调用2.1 简介简介用户界面是操作系统重要组成部分，用户用户界面是操作系统重要组成部分，用户界面负责用户和操作系统之间的交互。即界面负责用户和操作系统之间的交互。即用户通过用户界面向计算机提交服务请用户通过用户界面向计算机提交服务请求求,计算机通过用户界面向用户提供用户计算机通过用户界面向用户提供用户需要的服务。需要的服务。计算机系统用户分两类：计算机系统用户分两类：1、使用和管理计算机应用程序的用户，即被服务者、使用和管理计算机应用程序的用户，即被服

2、务者普通用户普通用户管理员用户管理员用户2、程序开发人员、程序开发人员操作系统为普通用户、管理员用户提供的界面由一组操作系统为普通用户、管理员用户提供的界面由一组以不同形式表示的操作命令组成，即以不同形式表示的操作命令组成，即操作命令界面操作命令界面（命令接口）。（命令接口）。操作系统为编程人员提供的界面是操作系统为编程人员提供的界面是系统调用（程序接系统调用（程序接口）。口）。2.2一般用户的输入输出界面一般用户的输入输出界面2.2.1 作业的定义作业的定义图图2-1 2-1 一般编程过程一般编程过程 在一次应用业务处理过程中，从输入开在一次应用业务处理过程中，从输入开始到输出结束，用户要求

3、计算机所做的有始到输出结束，用户要求计算机所做的有关该次业务处理的全部工作称为一个关该次业务处理的全部工作称为一个作业作业。作业由不同的顺序相连的作业由不同的顺序相连的作业步作业步组成。组成。作业步作业步是在一个作业的处理过程中，计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。算机所做的相对独立的工作。在批处理系统中，作业是抢占内存的基在批处理系统中，作业是抢占内存的基本单位。本单位。2.2.2 作业组织作业组织 作业由三部分组成，即作业由三部分组成，即程序、数据和作程序、数据和作业说明书业说明书。一个作业可以包含多个程序和多。一个作业可以包含多个程序和多个数据集，但必须至少包含一个程

4、序。否则个数据集，但必须至少包含一个程序。否则将不成为作业。作业中包含的程序和数据完将不成为作业。作业中包含的程序和数据完成用户所要求的业务处理工作。作业说明书成用户所要求的业务处理工作。作业说明书则体现用户的控制意图。则体现用户的控制意图。由作业说明书在系统中生成一个称为作业由作业说明书在系统中生成一个称为作业控制块控制块(job control block，JCB)的表格。的表格。该表格登记该作业所要求的资源情况、预计该表格登记该作业所要求的资源情况、预计执行时间和执行优先级等。从而，操作系统执行时间和执行优先级等。从而，操作系统通过该表了解到作业要求，并分配资源和控通过该表了解到作业要求

5、，并分配资源和控制作业中程序和数据的编译、链接、装入和制作业中程序和数据的编译、链接、装入和执行等执行等图图 2-2 2-2 作业说明书的主要内容作业说明书的主要内容作业的建立作业的建立两个子过程两个子过程:(1)必须把该作业所包含的全部程序和数必须把该作业所包含的全部程序和数据输入到计算机的外存或辅存据输入到计算机的外存或辅存(作业的输入作业的输入)(2)作业注册程序在系统中为该作业申作业注册程序在系统中为该作业申请建立一个相应的作业控制块请建立一个相应的作业控制块 JCB(控制块的建立控制块的建立)作业控制块和作业之间具有作业控制块和作业之间具有一一对应一一对应关系。关系。2.2.3 作业

6、输入输出方式作业输入输出方式作业输入输出方式可分为作业输入输出方式可分为5种种:1.联机输入输出方式联机输入输出方式 用户和系统通过交互会话输入输出作业。用户和系统通过交互会话输入输出作业。外围设备直接和主机相连接。一台主机外围设备直接和主机相连接。一台主机可以连接一台或多台外围设备。可以连接一台或多台外围设备。2.脱机输入方式脱机输入方式 又称为预输入方式。在低档个人机上，又称为预输入方式。在低档个人机上，用户通过联机方式把作业首先输入到后援存用户通过联机方式把作业首先输入到后援存储器，例如磁盘或磁带上；然后，用户把装储器，例如磁盘或磁带上；然后，用户把装有输入数据的后援存储器拿到主机的高速

7、外有输入数据的后援存储器拿到主机的高速外围设备上和主机连接，从而在较短的时间内围设备上和主机连接，从而在较短的时间内完成作业的输入工作。完成作业的输入工作。脱机输入解决了快速输入输出问题，提高脱机输入解决了快速输入输出问题，提高了主机的资源利用率，但脱机输入需要用了主机的资源利用率，但脱机输入需要用户进行干预或进行一定的操作，存在灵活户进行干预或进行一定的操作，存在灵活性差的缺点，即遇到紧急任务需要处理性差的缺点，即遇到紧急任务需要处理时，无法直接交给主机以便优先处理。时，无法直接交给主机以便优先处理。3.直接耦合方式直接耦合方式 把主机和外围低档机通过一个公用的把主机和外围低档机通过一个公用

8、的大容量外存直接耦合起来，从而省去了在大容量外存直接耦合起来，从而省去了在脱机输入中那种依靠人工干预来传递后脱机输入中那种依靠人工干预来传递后援存储器的过程。援存储器的过程。图图2-32-3 直接耦合输入方式直接耦合输入方式保留脱机输入方式的快速输入的优点保留脱机输入方式的快速输入的优点,又没有脱机输入方式的人工干预的缺点和又没有脱机输入方式的人工干预的缺点和具有较强灵活性的输入方式具有较强灵活性的输入方式.4.SPOOLING系统系统 （Simutaneaus Periphernal Operating On Line）外围设备同时联机操作或假脱机操）外围设备同时联机操作或假脱机操作。对脱机

9、输入输出的模拟。作。对脱机输入输出的模拟。1.1.输入井和输出井：输入井和输出井：在磁盘上开辟的在磁盘上开辟的2 2个大存储空间，用来暂存个大存储空间，用来暂存I/OI/O设备输入设备输入的数据和用户程序的输出数据。的数据和用户程序的输出数据。2.2.输入输入bufbuf和输出和输出bufbuf（内存中）（内存中）输入设备输入设备输入输入bufbuf输入输入#用户区（用户区（1 1）用户区用户区输出输出#输出输出bufbuf输出输出设备（设备（2 2）3.3.输入输入SpiSpi和输出和输出SPoSPo进程。进程。分别控制（分别控制（1 1），（），（2 2）的动作。）的动作。SPiSPi相当

10、于脱机输入控制器。相当于脱机输入控制器。SPoSPo相当于脱机输出控制器。相当于脱机输出控制器。输入进程 SPi输出进程 SPo输入缓冲区Bi输出缓冲区 Bo图图 2-4 2-4 SPOOLing系统的组成系统的组成 5.网络输入方式网络输入方式 网络输入方式以上述几种输入方式为基网络输入方式以上述几种输入方式为基础。当用户需要把在计算机网络中某一台主础。当用户需要把在计算机网络中某一台主机上输入的信息传送到同一网中另一台主机机上输入的信息传送到同一网中另一台主机上进行操作或执行时，就构成了网络输入方上进行操作或执行时，就构成了网络输入方式。式。2.3 命令控制界面接口命令控制界面接口u命令行

11、界面（命令行界面（command-line interface，CLI）：）：采用文本命令，并用一定的方采用文本命令，并用一定的方法输入。法输入。u批界面：批界面：其中控制这些命令和命令的指其中控制这些命令和命令的指令被输入文件中，通过执行文件来实现。令被输入文件中，通过执行文件来实现。如：如：图形用户界面（图形用户界面（graphical user interface，GUI）u命令解释程序命令解释程序主要作用是获取并执行用户指定的下一条命令。主要作用是获取并执行用户指定的下一条命令。多数命令是操作文件（如多数命令是操作文件（如MS-DOS，UNIX）执行命令的方法执行命令的方法：（：（1）

12、命令解释程序本身代）命令解释程序本身代码执行（码执行（2）系统程序执行（如）系统程序执行（如UNIX）u图形用户界面：提供基于鼠标的窗口和图形用户界面：提供基于鼠标的窗口和菜单系统作为接口；提供桌面菜单系统作为接口；提供桌面2.4 系统调用（系统调用（system call）系统调用系统调用是用户在程序中调用操作系统所提是用户在程序中调用操作系统所提供的一些子程序。供的一些子程序。系统调用是操作系统提供给编程人员的系统调用是操作系统提供给编程人员的唯一唯一接口接口系统调用分为如下几类系统调用分为如下几类:(1)设备管理。设备管理。(2)文件管理。文件管理。(3)进程控制。进程控制。(4)进程通

13、信。进程通信。(5)存储管理。存储管理。(6)线程管理。线程管理。陷阱陷阱(trap)(trap)处理机构：处理机构：在系统中为控制系统在系统中为控制系统调用服务的机构。调用服务的机构。陷阱指令陷阱指令:把由于系统调用引起处理机中断把由于系统调用引起处理机中断的指令称为陷阱指令的指令称为陷阱指令(或称访管指令或称访管指令)。图图2-52-5 系统调用处理过程系统调用处理过程参数传递三种实现方法：参数传递三种实现方法：1、由陷阱指令自带参数、由陷阱指令自带参数2、通过使用有关通用寄存器来传递参数、通过使用有关通用寄存器来传递参数3、内存中开辟专用堆栈区来传递参数（最、内存中开辟专用堆栈区来传递参

14、数（最常用）常用）处理机的状态：处理机的状态：系统态：系统态：操作系统运行的状态。操作系统运行的状态。用户态：用户态：应用程序运行的状态。应用程序运行的状态。特权指令：特权指令：系统态时运行的指令。对内存空间的系统态时运行的指令。对内存空间的访问基本不受限制。访问基本不受限制。如启动各种外部设备、设置系统时如启动各种外部设备、设置系统时钟时间、关中断、清内存、修改存储管理寄存器、执行停钟时间、关中断、清内存、修改存储管理寄存器、执行停机指令、转换执行状态等。机指令、转换执行状态等。非特权指令：非特权指令：在用户态时运行的指令。在用户态时运行的指令。一般应用程一般应用程序所使用的都是非特权指令，不能对系统中的硬件和软件序所使用的都是非特权指令，不能对系统中的硬件和软件直接访问，只能访问用户空间。直接访问，只能访问用户空间。