第3章操作系统自学ppt.ppt

《第3章操作系统自学ppt.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第3章操作系统自学ppt.ppt（61页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第三章 用户与操作系统的接口 第三章第三章 用户与操作系统的接口用户与操作系统的接口 3.1 作业控制级接口作业控制级接口 3.2 程序级接口程序级接口 3.3 UNIX的用户界面的用户界面Shell简介简介 第三章 用户与操作系统的接口 3.1 作业控制级接口作业控制级接口 3.1.1 作业、作业步、作业流作业、作业步、作业流 所谓作业就是用户一次请求计算机系统为它完成任务所进行的工作总和。一般来说为了完成其任务，可以将作业细分成若干个作业步。作业步就是处理作业的各个独立的子任务，系统可以创建若干进程完成各作业步的计算，所以说一个作业是由若干作业步组成的。第三章 用户与操作系统的接口 以在P

2、C机上用MS-DOS控制时，其作业加工的步骤为例：(1)编辑：AEDLIN USER.ASM (2)汇编：AMASM USER (3)链接：ALINK USER (4)执行：AUSER 最后执行USER.EXE文件获得所要的结果。第三章 用户与操作系统的接口 3.1.2 作业的类型作业的类型 根据计算机系统的作业处理方式不同，可把作业分成两大类：脱机作业联机作业。第三章 用户与操作系统的接口 3.1.3 作业控制命令与键盘操作命令作业控制命令与键盘操作命令 1.脱机用户接口脱机用户接口 脱机用户接口由一组作业控制命令，或称作业控制语言组成。脱机用户接口用于脱机控制方式。所谓脱机控制方式就是把对

3、作业进行控制的意图，连同程序和数据及发生故障后的处理措施一起输入系统中，由系统根据该意图来控制作业的执行。在批处理系统中，用户利用作业控制（命令）语言写成作业说明书提交给系统，由系统按照作业说明书上的命令，逐条解释执行。用户一旦把作业提交给系统后，便失去直接与作业交互的能力。第三章 用户与操作系统的接口 (1)作业控制卡。作业控制卡主要用在早期的批处理系统管理中。作业控制卡接口方式就是使用作业控制语言(JCL)将用户对作业的控制意图及发生故障后如何处理以编码的形式穿孔在卡片上，插入到用户程序、数据的卡片叠中一起送入系统，由系统解释控制卡内容并控制作业运行。作业控制卡方式使用不方便，容易出错且较

4、麻烦，所以现在一般很少使用。第三章 用户与操作系统的接口 (2)作业说明书方式。作业说明书方式是使用某些作业控制命令将用户对作业控制的意图写成作业说明书，从而实现对作业的控制。作业说明书主要包括作业情况和作业资源要求两方面的内容,前者主要指用户名、作业名、使用语言、作业控制方式、作业优先级、完成作业的最迟时间等。后者包括内存和外存的空间要求量、输入/输出设备的类型、台数、输出量、估计的计算时间等。第三章 用户与操作系统的接口 作业说明书中常用命令的主要类型如下：输入/输出命令：对源程序、数据及其作业说明书的输入及其运行结果输出的命令。编译命令：对源程序进行编译，若有错误显示错误，若无错误将其编

5、译成目标程序。操作命令：主要是对作业操作的各种命令。如对目标程序的装配，程序的重新启动，限定其运行时间等的命令。条件命令：主要用于表示当程序运行过程中发生某个事件时应转向哪一条操作命令。第三章 用户与操作系统的接口 2.联机用户接口联机用户接口 联机用户接口是由一组操作系统命令组成，用于联机作业的控制。1)命令驱动方式 COMMAND arg1,arg2,.,argn 其中，COMMAND是命令名，arg1,arg2,.,argn是命令参数，命令参数的有无和多少由命令本身决定。代表回车键，一般作为命令的结束符。只有按下回车键，该命令才能被系统接收。第三章 用户与操作系统的接口 一般命令类型有如

6、下几种：系统访问命令 编辑和文件管理命令 编译、汇编和连接命令 调试命令 维护管理命令 其它命令 第三章 用户与操作系统的接口 2)窗口系统与菜单驱动方式 在运行Windows时，其操作都是在桌面上进行。桌面是指整个屏幕空间。该桌面是由多个任务所共享。每个任务都通过它的窗口显示其操作和运作情况。因此Windows允许在桌面上同时出现多个窗口。窗口由标题栏、菜单栏、图标等组成。用户可以利用鼠标和/或键盘，通过窗口对应用程序进行操作。这样，窗口就成为用户与操作系统、应用程序之间的接口。为了减轻使用者记忆命令功能和用法的负担，可在窗口中使用“菜单”驱动方式。第三章 用户与操作系统的接口 3)命令文件

7、方式 将键盘操作命令按用户要求的执行顺序组成一个命令文件，执行此命令文件，就能自动控制作业的运行，这对一些重复作业的运行很有好处。MS-DOS操作系统中的批处理文件就属于命令文件方式。它实际上实现了联机状态下的批处理操作。第三章 用户与操作系统的接口 3.2 程程 序序 级级 接接 口口 3.2.1 管态与算态管态与算态 在计算机系统中存在两类不同的程序：一类是用户程序，一类是系统程序。而且用户程序必需在系统程序的控制和管理下运行。为了使计算机有条不紊地工作，保证系统的安全，在运行过程中对这两类不同的程序应该予以区分。我们把用户工作的状态称为算态或用户态；将系统程序工作的状态称为管态或系统态。

8、第三章 用户与操作系统的接口 3.2.2 特权指令与访管指令特权指令与访管指令 我们把只允许管态下使用的指令，称之为特权指令。常见的特权指令有以下几种：(1)有关对外设使用的指令 (2)有关访问程序状态的指令 (3)存取特殊寄存器指令 (4)其它指令 第三章 用户与操作系统的接口 用户程序在算态下运行，只能使用算态指令，而操作系统是系统程序，在管态下运行，它既可使用算态指令，也能使用特权指令，而用户要使用外设，必须在管态下完成，所以就引入了访管指令，其主要功能为：实现从算态到管态的改变；在管态下由操作系统代替用户完成其请求；操作系统工作完成后由管态返回到算态。第三章 用户与操作系统的接口 3.

9、2.3 系统调用系统调用 1.系统调用的定义系统调用的定义 系统调用是为扩充机器指令、增加系统的功能、方便用户使用而提供的。因此，在一些计算机系统中，把它称为“广义指令”。但“广义指令”是不同于机器指令的。在汇编程序中，用户可以直接使用系统调用。若使用高级语言编写程序时，是由编译程序将高级语言中的有关资源操作的语句变换为相应的系统调用。第三章 用户与操作系统的接口 2.系统调用与过程调用的区别系统调用与过程调用的区别（1）运行在不同的系统状态。（2）通过软中断进入。第三章 用户与操作系统的接口 3.2.4 系统调用类型系统调用类型 1.进程控制进程控制（1）fork()创建一个与当前进程完全相

10、同的拷贝（2）exit(int status)终止正在执行的进程，关闭所有被打开的文件描述符 并向其父进程返回状态（3）waitpid(pid,&statloc,opts)等待一个子进程结束（4）execv(filename,argv,envp)替换一个进程的核心映像（5）getpid()返回调用进程的标识符（6）wait()等待子进程 waitpid()等待指定进程，wait3()和wait4()等价于wait()与waitpid()（7）select()提供多任务处理的简便方式 第三章 用户与操作系统的接口 2.进程通讯进程通讯(1)signal()指定进程在收到信号时所做的控制信号 处理

11、(2)kill(int pid,int sig)把sig信号送到pid指定的进程(3)pause()使调用进程挂起暂停执行,直到接收到某 种信号为止 第三章 用户与操作系统的接口 3文件管理文件管理(1)open(const char*pathname,int flage,open(const char*pathname,int flage,mode-t mode)打开文件(2)close(int fd)关闭相应的文件描述符(3)read(int fd,void*buf,size-t count)用来从相应于文件描述 符的文件中读出数据(4)write(int fd,void*buf,size

12、-t count)用来向相应于文件描 述符的文件中写入数据第三章 用户与操作系统的接口 (5)ioctl(int fd,int request,.)设置或检索文件的有关参数，并对文件进行一些其它的操作，涉及的设备不同，其参数也不同 (6)fcntl(int fd,int cmd),fcntl(int fd,int cmd,long arg)与ioctl()相似，不同的是fcntl用来设置或检索另外一组参数 (7)fsync(int fd)把要写入文件描述符fd中的所有数据刷新到此盘或其他相关设备去 (8)ftruncate(int fd,size-t length)将由文件描述符fd引用的文件

13、按length指定的长度截断 第三章 用户与操作系统的接口 (9)lseek(int fildes,off-t offset,int whence)设置与文件描述符fildes相关的文件的当前读写位置到指定的位置offset (10)dup(int oldfd)返回一个未用的最小的文件描述符 dup2(int oldfd,int newfd)返回指定的文件描述符，常用来重新打开或重定向一个文件描述符 (11)select(int n,fd-set*readfds,fd-set*writefds)允许一个进程同时在多个文件描述符上具有一个可选的传输等待时间。只要在指定的文件描述符中有一个文件可以

14、进行操作，该调用就返回 第三章 用户与操作系统的接口 (12)fstat(int filedes,stcuct stat*buf)获取与文件描述符相关的文件信息，返回的信息放在由参数buf所指向的stat结构中 (13)fchown(int fd,uid-t owner,gid-t group)修改一个打开文件的属主和组 (14)fchmod(int fildes,mode-t mode)修改与参数fildes相关的文件模式（权限位）(15)fchdir(int fd)把目录修改为与打开的文件描述符fd相关的文件所在的目录 (16)flock(int fd,int operation)对文件描

15、述符引用fd的文件的上锁或解锁 (17)pipe(int filedes2)创建管道，并返回两个文件描述符 第三章 用户与操作系统的接口 4.目录及文件系统管理目录及文件系统管理（1）mkdir(name,mode)创建一个新目录（2）rmdir(name)删除目录（3）mount(special,name,flag)安装一个文件系统（4）umount(special)拆卸一个文件系统（5）chdir(dirname)改变工作目录（6）chroot(dirname)改变根目录 第三章 用户与操作系统的接口 5.维护信息维护信息（1）chmode(name,mode)改变文件的保护位（2）get

16、uid()获取调用进程的uid（3）getgid()获取调用进程的gid（4）setuid()设置调用进程的uid（5）setgid()设置调用进程的gid（6）chown(name,owner,group)改变文件的属主和组 第三章 用户与操作系统的接口 6.时间管理时间管理（1）settimer()设置一个计时器（2）timer()获得时间 第三章 用户与操作系统的接口 7.网络通讯服务网络通讯服务 （1）accept(socket,addr,addrlen)从连接请求队列中取走下一个请求，并为该请求创建一个新套接字，返回新套接字描述符 （2）bind(socket,localaddr,a

17、ddrlen)为一个套接字指明一个本地IP和协议端口号 （3）close(socket)中止通讯，并删除套接字 （4）connect(socket,addr,addrlen)允许调用者为先前创建的套接字指明远程端点的地址 （5）listen(socket,queuelen)准备接受联入的请求 （6）send(sockfd,*msg,len,flags)通过套接字接口发送信息 （7）recv(sockfd,*buf,len,flags)通过套接字接口接受信息 第三章 用户与操作系统的接口 3.2.5 系统调用的使用和执行过程系统调用的使用和执行过程 1 使用步骤使用步骤 （1）将系统调用所需的参

18、数和参数的首址送到规定的通用寄存器。（2）设置一条调用指令(比如“访管”指令或“软中断”指令)。系统调用命令的功能号，有的系统直接在调用指令中给出，有的系统也作为调用命令的参数放入到指定的通用寄存器中。第三章 用户与操作系统的接口 2 执行过程 (1)为执行系统调用命令作准备，将用户程序的“现场”保留，同时将系统调用编号、参数等放入约定的存储单元中。(2)根据系统调用命令号，检查是否为合法的系统调用。若是，根据系统调用表和系统调用号，转入相应的系统调用函数。(3)系统调用命令执行完后，恢复“现场”，同时将系统调用命令的返回参数或参数区首址送到系统约定的寄存器中供用户程序使用。第三章 用户与操作

19、系统的接口 3.3 UNIX 的用户界面的用户界面Shell简介简介 3.3.1 Shell命令语言命令语言 1.命令结构命令结构 以命令pr 为例，开关-d 表示产生行间距为二的输出，n 表示产生行号。以下两种形式是等价的：$pr n d file1$pr nd file1 又如：$date；who 这两条命令分别打印或设置系统日期和时间，查看其它登录的用户。第三章 用户与操作系统的接口 2.Shell元字符元字符？匹配文件名中的任何单个字符（）括号中的内容理解为一条命令&后台执行命令$0,$1,.$n 替换命令行中的参数$VarShell 变量Var的值;命令表的分隔符第三章 用户与操作系

20、统的接口 comd 执行反引号中的命令，并在输出时用该命令执行的结果替换命令部分Var=V 将值赋给Shell变量comd1|comd2 如果不成功执行命令comd2，否则执行comd1comd1&comd2 如果不成功执行命令comd1，否则执行comd2 忽略所有在之后的内容(即是注释符)例如：$who|grep mike|echo wang is not logged in 如果who和grep指出用户mike未注册，这条命令执行失败，显示echo命令后的信息。若用户mike在线登录，则将打印出用户mike的信息。第三章 用户与操作系统的接口 3 Shell变量变量 在Linux中，用户

21、可以设置自己的环境，特定的Shell环境是由一些变量和这些变量的值来决定的，我们称这些变量为Shell变量。一个Shell变量是一个标识字符串，它的值可以是一定范围内的字母和数字。Shell变量分为两类：标准Shell变量和用户自定义的变量。第三章 用户与操作系统的接口 4Shell常用命令常用命令(1)Password更改帐号密码(2)Man联机帮助(3)rlogin 主机名l 用户名远程登录(4)ls atFlgR文件名列出文件和当前目录下的文件名 -a 列出以“.”开始的文件名 -t 依照文件最后修改时间的顺序列出文件名 -F 列出当前目录下的文件名及其类型 -l 列出目录下的所有文件的

22、详细信息 -lg 同-l,并显示文件所有者工作组名 -R 显示目录下及其所有子目录的文件名 第三章 用户与操作系统的接口(5)Cd路径名文件名改变工作目录(6)cp-r源文件 目的文件复制文件(7)mv 源文件 目的文件更改或移动文件或目录名称(8)mkdir 目录名建立新目录(9)rmdir 目录名 或rm 目录名删除文件(10)Pwd列出当前所在的目录位置(11)cat 文件名连接并查看文件(12)more 文件名 或cat 文件名|more 分页查看文件内容(13)du-s目录查看目录所占用的磁盘容量 第三章 用户与操作系统的接口(14)rcp-r源地址 主机名：目的地址 文件传输（拷贝

23、文件 或目录至远程工作站）rcp-r 主机名：源地址 目的地址 文件传输（自远程工作站拷贝文件或目录）ftp 主机名 或ftp IP地址 文件传输（本地工作站与远程工作 站之间文件传输）(15)chmod-R 模式 文件名或目录名 改变文件或目录的读、写、执 行权限 chmod-R用户名 文件名或目录名 改变文件或目录的所有权限(16)Groups检查自己所属的工作组名称(17)chgrp-r 工作组名 文件名或目录名 改变文件或目录工作组所有 权限 第三章 用户与操作系统的接口(18)ln 老文件名 新文件名文件的链接(19)grep 字符串 文件名文件中字符串的查找(20)whereis

24、命令显示命令的路径 which 命令显示命令的路径，及使用者所定义的别名 whatis 命令显示命令功能的摘要(21)find search-path-name filename-print搜索指定路径下某文件的路径 find/name 文件名-print 从目录的根开始搜索想要的文件与目录(22)diff-r 文件名1 文件名2 比较文件或目录的内容(23)lpr-p 打印机名文件名 一般文件的打印(24)troff-p打印机名-man-ms文件名 troff文件的打印 第三章 用户与操作系统的接口 (25)lpq-p打印机名 检查打印机状态、打印作业顺序号和用户名 lprm-p打印机名用户

25、名或作业编号 删除打印机内的打印作业 （用户只可以删除自己的打 印作业）（26）进程控制命令 ps-aux查看系统中的进程 -au查看系统中属于自己的进程 -x查看系统中所有用户的进程 -aux查看系统中包含系统内部及所有用户的进程 kill-9PID 结束或终止进程(PID为利用ps命令所查出的进程号)命令&在后台执行进程的方式 jobs 查看正在后台中执行的进程 kill%n 结束或终止后台中的进程 第三章 用户与操作系统的接口（27）Shell变量 set 查看Shell变量的设定值 set 变量=值设定Shell变量 unset 变量删除Shell变量（28）环境变量 setenv查看

26、环境变量的设定值 echo$环境变量显示指定的环境变量NAME的设定值 setenv 环境变量 word设定环境变量 unsetenv NAME 删除环境变量（29）别名命令 alias查看自己目前定义的所有命令及所对应的别名 alias 命令查看指定的命令的别名 alias命令 命令行定义命令的别名 unalias 别名 删除所定义的别名 第三章 用户与操作系统的接口（30）历史命令 set history=n设定命令记录表的长度 history查看命令记录表的内容 !重复执行前一条命令 !n重复执行命令记录表编号为n的命令 !:p显示前一条命令的内容（31）文件压缩命令 compress

27、文件名压缩文件 compressdir 目录名压缩目录 uncompress 文件名解压缩文件 uncompressdir 目录名 解压缩目录（32）命令1|命令2将命令1的执行结果送到命令2,作为命令2的输入 第三章 用户与操作系统的接口（33）输入/输出控制 命令 文件将命令的执行结果送至指定的文件中 命令 ！文件将命令的执行结果送至指定的文件中，若文件已经存在，则覆盖 命令&文件将命令执行时屏幕所产生的任何信息写入指定的文件中 命令文件将命令执行的结果附加到指定的文件中 命令&文件将命令执行时屏幕所产生的任何信息附加到指定的文件中(34)查看用户名 who 或 finger查看系统中的用

28、户 who am I查看登录时的用户名 whoami查看当前的用户名，如已执行过su命令，则显示出此用户的用户名 第三章 用户与操作系统的接口（35）su 用户名改变用户名（36）rusers查看当前系统上所有工作站的用户（37）talk 用户名主机名或用户名IP地址 与某工作站上的用户交谈（38）ping 主机名或ping IP地址检查远程系统是否正常（39）电子邮件使用 mail-s“主题”用户名地址 file则是输出重定向。这时，当前目录的内容不再列到显示器上而是送入文件file中。如果file文件不存在，则建立之，否则先将原文件长度截短为0。命令：第三章 用户与操作系统的接口$lsfi

29、le也是输出重定向，它将当前目录内容送入文件file中。如果file文件不存在，则建立之；若file存在，则输出到文件file的末尾。又如命令：$cat file1 file2/dev/lp也是输出重定向。/dev/lp是一个特别文件，它代表行式打印机。此命令顺序地把file1,file2的内容打印出来，而不再显示在屏幕上。标准输入也可以重定向。例如命令：$wcfile 第三章 用户与操作系统的接口 标准输入和标准输出还可以同时重定向。例如：$a.outfile2此命令的功能是执行目标程序a.out,以file1为标准输入，以file2为标准输出。第三章 用户与操作系统的接口 4)管道命令管道

30、命令 管道实际上是连接两个用户进程的一个中间文件，一个进程负责向它写入，另一个进程负责由它读出。系统专门为管道中的信息传送提供了自动同步，即接收进程将自动地按照发送进程发送的次序来接收信息。除了在程序级可使用pipe系统调用外，用户还可以在作业控制级直接使用Shell的管道命令，这只要在两条命令之间加上管道符“|”即可。例如命令：$cat file1 file2|wc 第三章 用户与操作系统的接口 此命令把file1,file2连接后产生的文件作为wc命令的输入，即在屏幕上显示出file1和file2连接之后的总行数和总字数。它相当于如下命令序列：$cat file1 file2 file3$

31、wcfile3$rm file3 Shell除了简单命令、后台命令、标准输入输出重定向命令、管道命令之外，还可以构成组合命令（即命令表command-list)，支持“？”、“”、“.”等文件名参数的匹配方式以及特殊字符的转义等。第三章 用户与操作系统的接口 5）命令返回值 除了标准输入和标准输出外，所有Shell命令都会返回一个不可见的数字返回码，命令成功结束时返回值为0，否则返回一个非0值（1255），每条命令对于不同的失败情况都有不同的返回值。使用$?可以查看该返回值，如：$echo$?0 第三章 用户与操作系统的接口 6）反引号操作符（）一条命令的标准输出也可以赋予环境变量，此时需要使

32、用反引号操作符。使用这种方法时必须谨慎，因为环境变量内容的长度最多为256个字符，所以命令的返回值不能超过256个字符。$SAMPLE=echo$LOGNAME$echo$SAMPLEuser1$第三章 用户与操作系统的接口 7)其它 Shell提供了一些操作符（；），可将多条命令组合为一条命令。$ls；echo$SAMPLEfilename1filename2user1$第三章 用户与操作系统的接口 3.3.2 Shell过程过程 Shell不仅可以从终端上读入命令行，而且可以从文件中读入命令行并逐个解释执行文件中的命令。用hell命令语言编制成的程序文件称为hell过程。hell过程中除包

33、括各种合法命令外，还可以包括类似于一般程序设计语言中的控制流语句，如条件选择语句if-then-else，分支语句in-case，循环语句for-do,while-do,until-do等等。另外，在Shell过程还可以设置Shell变量。如：sh file args.第三章 用户与操作系统的接口 其中，file是Shell过程文件，sh表示调用Shell解释程序来执行此过程。方括号中是参数，它们可以传送到hell过程中的指定位置。而在Shell过程中，用$1引用第一个参数，用$2引用第二个参数，这里$1,$2,.$9，称为位置变量，最多可有个。例如，名为shihwork的过程文件包含下列语句

34、：cat shih.c;显示文件shih.c cc shih.c;编译shih.c,生成目标文件a.out mv a.out ship.o;将a.out换名为ship.o ship.o;执行ship.o目标代码文件 则命令：$sh shihwork 第三章 用户与操作系统的接口 将使Shell解释程序执行shihwork过程，从而完成shih.c文件的显示、编译和执行的全套工作。但这种形式的过程文件显然缺少灵活性，如果要显示、编译和执行的不是shih.c而是其他的语言源程序(例如wang.c)，就无法使用该过程文件，而要重新编写一个过程文件。如果我们在过程文件中使用位置变量，将文件改写成：ca

35、t$1;cc$1;mv a.out$2;$2;第三章 用户与操作系统的接口 那么，这一过程就有了通用性。若新过程文件取名为uniwork，则只要过程名之后带有不同的位置参数，就可分别编译和执行不同的源文件。例如，可分别使用这样两条命令：$sh uniwork shih.c shih.o$sh uniwork wang.c wang.o 这里，第一条命令执行uniwork过程时，shih.c参数代入位置变量$1，将shih.o代入位置变量$2，其情况就如同shihwork过程执行一样。第二条命令执行uniwork过程时，用wang.c代替$1，用wang.o代替$2，不用另编过程文件，即可完成对wang.c源程序的编译和执行工作。第三章 用户与操作系统的接口 如果使用Shell提供的流程控制语句，可以编制出控制性很强的Shell过程。例如名为loop-dump的过程文件有如下内容：for i do if$1=exit;echo$1$2$3$4$5$6$7$8$9;shift;done 第三章 用户与操作系统的接口 例如，以如下方式执行loop-dump过程：$sh loop-dump a b c 则执行结果将显示：abc bc c