作业和用户接口.ppt

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1、作业和用户接口袁俊袁俊第七章7/1/20231Operating System作业和用户接口 一、作业相关概念一、作业相关概念作作业是指在一次是指在一次应用用业务处理理过程中，从程中，从输入开始到入开始到输出出结束，用束，用户要求要求计算机所做的有关算机所做的有关该次次业务处理的全部工理的全部工作。作。根据操作根据操作过程：程：作作业由不同的、由不同的、顺序相序相连的作的作业步步组成成。作作业步步是在一个作是在一个作业的的处理理过程中，程中，计算机所做的相算机所做的相对独独立的工作。立的工作。作作业流流：批：批处理系理系统中作中作业按某种算法通按某种算法通过输入入设备进入入输入井中形成作入井中

2、形成作业流。流。作作业的的逻辑组织：程序程序数据数据作作业说明明书。系系统通通过作作业说明明书，控制文件形式的程序和数据，使，控制文件形式的程序和数据，使之之执行和操作。行和操作。7/1/20232Operating System作业和用户接口 二、作业的组织二、作业的组织 作业由程序、数据和作业说作业由程序、数据和作业说明书三部分组成。由作业说明书三部分组成。由作业说明书，在系统中将生成一个明书，在系统中将生成一个称为作业控制块（称为作业控制块（JCB）的）的表格。表格。作业说明书（作业说明书（Job exponent）包括：）包括：作作业基本情况、基本情况、作作业控制、控制、作作业资源要求

3、的描述；源要求的描述；它体现用户的控制意图。它体现用户的控制意图。如：预计运行时间、要求的如：预计运行时间、要求的资源情况、执行优先级等。资源情况、执行优先级等。作业说明书的主要内容作业说明书的主要内容7/1/20233Operating System作业和用户接口作作业基本情况：用基本情况：用户名、作名、作业名、名、编程程语言、最大言、最大处理理时间等；等；作作业控制描述：作控制描述：作业控制方式、作控制方式、作业步的操作步的操作顺序、作序、作业执行出行出错处理；理；作作业资源要求描述：源要求描述：处理理时间、优先先级、内存空、内存空间、外、外设类型和数量、型和数量、实用程序要求等。用程序要

4、求等。通常，作业说明书方式主要用在批处理系统中，且通常，作业说明书方式主要用在批处理系统中，且各计算机厂家都对自己的系统定义有各自的作业说各计算机厂家都对自己的系统定义有各自的作业说明书的格式和内容。因此，上述作业说明书的内容明书的格式和内容。因此，上述作业说明书的内容因计算机而异。不过，无论何种作业说明书，它们因计算机而异。不过，无论何种作业说明书，它们都根据系统提供的控制命令和有关参数按照一定的都根据系统提供的控制命令和有关参数按照一定的格式进行编写。格式进行编写。7/1/20234Operating System节二 作业的建立 一个作业的建立过程包括两个子过程：作业的输入，JCB的建立

5、。作业的输入指将作业的程序、数据和作业说明书从输入设备(例如键盘)输入到外存,并形成有关初始信息。显然，在作业未输入计算机前，计算机内没有任何有关作业的信息，系统也无法预知作业在何时开始输入。从而必须有外部启动信号通知系统调用相应的输入管理程序来负责控制和完成作业的输入工作。7/1/20235Operating System节二 作业的建立一、一、作业输入方式作业输入方式 作业输入方式可分为作业输入方式可分为6种：种：联机输入方式：用户和系统通过交互会话来输入联机输入方式：用户和系统通过交互会话来输入作业。作业。脱机输入方式脱机输入方式(又称预输入方式）：用户通过外围又称预输入方式）：用户通过

6、外围机的联机方式把作业首先输入到后援储存器，然后，机的联机方式把作业首先输入到后援储存器，然后，用户把装有输入数据的后援储存器拿到主机的高速用户把装有输入数据的后援储存器拿到主机的高速外围设备上和主机连接，从而在较短时间内完成作外围设备上和主机连接，从而在较短时间内完成作业的输入工作。业的输入工作。直接耦合方式：把主机和外围低档机通过一个公用直接耦合方式：把主机和外围低档机通过一个公用的大容量外存直接耦合起来。的大容量外存直接耦合起来。7/1/20236Operating System节二 作业的建立SPOOLING系统：又译为：“外围设备同时联机操作”。多台外围设备通过通道或DMA器件和主机

7、与外存连接起来。作业的输入输出过程由主机中的操作系统控制。操作系统中的输入程序包含两个独立的过程：直接耦合作业输入方式直接耦合作业输入方式 一个过程负责从外部设备把信息读入缓冲区；另一个是写过程，负责把缓冲区的信息送到外存输入井中。7/1/20237Operating System节二 作业的建立 SPOOLING系统系统7/1/20238Operating System节二 作业的建立通道：通道是一个独立于通道：通道是一个独立于CPU的专管输入的专管输入/输出的处输出的处理机，它控制外设或外存与内存之间的信息交换。理机，它控制外设或外存与内存之间的信息交换。网络输入方式网络输入方式.二、作业

8、控制表的建立（二、作业控制表的建立（JCB Job Control Block)在运行过程中，系统对作业进行管理的必要信息：在运行过程中，系统对作业进行管理的必要信息：1）作）作业名名2）估）估计执行行时间3）优先数（用于先数（用于调度）度）4）作）作业说明明书文件名文件名5）程序）程序类型（需型（需调用的系用的系统程序）程序）6）资源要求：（静源要求：（静态，或中，或中间可以随作可以随作业步步变化效化效率不高；率不高；动态分配分配7）作）作业状状态：提交、后：提交、后备、执行、就行、就绪、等待、完成。、等待、完成。7/1/20239Operating System节二 作业的建立从作业输入请

9、求开始到建立从作业输入请求开始到建立JCB表，作业处于表，作业处于提交状态提交状态。在建立。在建立JCB表之后到被作业调度程表之后到被作业调度程序选中进入内存，作业在作业等待队列中处序选中进入内存，作业在作业等待队列中处于于后备状态后备状态。作业进入内存后到执行结束，。作业进入内存后到执行结束，处于处于执行状态执行状态。最后，作业执行结束到撤销。最后，作业执行结束到撤销之间，作业处于之间，作业处于完成状态完成状态。用户在作业说明书中提出的资源要求称为静用户在作业说明书中提出的资源要求称为静态申请。态申请。7/1/202310Operating System作业状态转换作业状态转换收容队列收容队

10、列运行运行完成完成调度选中提交提交进入进入 SPOOLing系统系统IN模块模块调入内存调入内存CPU执行执行后备后备 SPOOLing系统系统OUT模块模块作业生命周期作业生命周期7/1/202311Operating System节三 作业调度 作业调度：作业调度：检查系统是否满足作业的资源要求，并按一检查系统是否满足作业的资源要求，并按一定算法选取作业。作业调度也称为宏观调度。定算法选取作业。作业调度也称为宏观调度。调度实质上是一个策略问题调度实质上是一个策略问题,设定的目标往往设定的目标往往是相互冲突的。是相互冲突的。1.作业调度算法的评价因素作业调度算法的评价因素 单位位时间内运行尽

11、可能多的作内运行尽可能多的作业；使使处理机尽可能保持理机尽可能保持“忙碌忙碌”；使各种使各种I/O设备得以充分利用；得以充分利用；对所有的作所有的作业都是公平合理的。都是公平合理的。7/1/202312Operating System节三 作业调度2.作业调度算法作业调度算法先来先服先来先服务：按作：按作业到达先后到达先后进行行调度，即启度，即启动等待等待时间最最长的作的作业。短作短作业优先：以要求运行先：以要求运行时间长短短进行行调度，即启度，即启动要求要求运行运行时间最短的作最短的作业。高响高响应比比优先：响先：响应比高的作比高的作业优先启先启动。响响应比比=（等待（等待时间+估估计运行运

12、行时间）/估估计运行运行时间高高优先先级优先：由用先：由用户指定作指定作业优先先级，优先先级高的作高的作业先启先启动。实际的作业调度算法可能会是多种算法的综合。实际的作业调度算法可能会是多种算法的综合。作业调度算法应用举例作业调度算法应用举例7/1/202313Operating System节三 作业调度 3.调度算法性能的衡量调度算法性能的衡量作业平均周转时间作业平均周转时间n：作：作业数数Ti:作作业i的周的周转时间：Ti=Tci-TsiTci:作作业i的完成的完成时刻刻Tsi作作业i的提交的提交时刻刻作业平均加权周转时间。作业平均加权周转时间。Tri:某作某作业i的的实际执行行时间 n

13、 ti 1W=()x i=1 Tri n n 1 J=(Ti)x i=1 n 7/1/202314Operating System节三 作业调度4.系统进行作业调度的决策因素系统进行作业调度的决策因素根据上面所述的调度性能的衡量，以及系统所要达根据上面所述的调度性能的衡量，以及系统所要达到的目标到的目标,为了使系统能自动进行作业调度，下面给为了使系统能自动进行作业调度，下面给出调度所依据的准则出调度所依据的准则：作作业到达到达时间;预先先为作作业确定的确定的优先先级;这两个因素在作业提交之后，系统可以测定的、需这两个因素在作业提交之后，系统可以测定的、需要考虑的其他因素有：要考虑的其他因素有：

14、作作业所需的所需的CPU的的时间C；存存储要求要求M；打印打印输出的行数出的行数L；其他的其他的资源需求；源需求；为了简单，这里只考虑为了简单，这里只考虑C，M，L三个因素。显然这三个因素。显然这些值只能根据用户提交的作业说明书估算得到。些值只能根据用户提交的作业说明书估算得到。7/1/202315Operating System节三 作业调度 5.多道程序对平均周转时间的影响多道程序对平均周转时间的影响 作业流在多道环境下运行：作业流在多道环境下运行：平均周平均周转时间、带权平均周平均周转时间比比单道道环境下境下都有明都有明显改善改善。不是任意作不是任意作业组合都能改善合都能改善调度性能，有

15、度性能，有时甚至甚至可能可能变坏坏。7/1/202316Operating System节四 作业控制 作业在作业在OS控制下运行。包括作业的输入、控制下运行。包括作业的输入、作业在系统中的运行、故障处理以及作业的最作业在系统中的运行、故障处理以及作业的最终输出。终输出。作业控制是用户与作业控制是用户与OS的接口。的接口。一、脱机作业控制：一、脱机作业控制：用户提交作业说明书，交操作人员对整个用户提交作业说明书，交操作人员对整个作业的运行进行控制。在批处理系统中的运行作业的运行进行控制。在批处理系统中的运行方式。方式。7/1/202317Operating System节四 作业控制 1、作业

16、控制语言、作业控制语言(JCL)作业说明书是由系统提供的作业控制语言作业说明书是由系统提供的作业控制语言（Job Control Language JCB）编写的操）编写的操作说明书。作说明书。作业控制语言是批处理系统为用户提供的作作业控制语言是批处理系统为用户提供的作业控制接口。业控制接口。目前存在两种形式作业控制语言目前存在两种形式作业控制语言类似似汇编语言（如言（如IBM370）的作）的作业控制控制语言言类似高似高级语言（如言（如1900系列的系列的George语言）的言）的作作业控制控制语言言7/1/202318Operating System节四 作业控制Donovan所著所著“操作

17、系统操作系统”中所用的典型例：中所用的典型例：/JOB NAME=DONVAN，ACCOUNT=6.251，TIMELIMIT=5，PRIORITY=8，/STEP1 EXEC PL1 /OUTPUT DD UNIT=TAPE9，VOLUME=SER=0123，DCB=（RECFM=FB，LRECL=80，BLKSIZE=800）/INPUT DD *PL/1程序程序 /*第一作业步，第一作业步，PL/1编译编译记录格式是定长记录，成块形式；LRECL=80逻辑逻辑记录记录80B长度，长度，数据块大小数据块大小800B7/1/202319Operating System节四 作业控制/STEP

18、2 EXEC LINKER，COND=(4，LT，STEP1)/OUTPUT DD DSNAME=REAL.LIVE.FILE/INPUT DD DSNAME=&STEP1.OUTPUT/SYSLIB DD DSNAME=PL1.LIBRARY/*/STEP3 EXEC REAL.LIVE.FILE,MEMORY=100K/OUTPUT DD UNIT=PRINTER/INPUT DD *输入数据输入数据 /*第二作业步，将第二作业步，将PL/1的输出与库程的输出与库程序连接（仅当上一序连接（仅当上一步没有步没有4级以上严级以上严重编译错误时才执重编译错误时才执行该作业步）行该作业步）第第3作

19、业步，执作业步，执行用户程序行用户程序7/1/202320Operating System节四 作业控制其中用到的作业控制命令有：其中用到的作业控制命令有：A、作业标识命令：标识作业开始、作业标识命令：标识作业开始/作作业名名 JOB 操作数操作数(以逗号分隔以逗号分隔)其中：作其中：作业名可省略，操作数包括名可省略，操作数包括帐号、用号、用户名、作名、作业类别、估、估计运行运行时间、主存空、主存空间要要求、求、优先先级等等其中必须选择一项其中必须选择一项B、执行命令：标识作业步开始，指出执行的程序名、执行命令：标识作业步开始，指出执行的程序名 PROC=过程名过程名/作业步名作业步名 EXE

20、C 程序名程序名 其它参数其它参数 PGM=程序名程序名C、数据定义命令：描述作业使用的数据文件、数据定义命令：描述作业使用的数据文件/数据集名数据集名 DD 以逗号分隔的操作数以逗号分隔的操作数操作数包括数据文件名、属性、要求的输入操作数包括数据文件名、属性、要求的输入/输出设备、需要的外部存储空间等。输出设备、需要的外部存储空间等。7/1/202321Operating System节四 作业控制2、批处理、批处理 在微机和工作站系统，常常实使用批处理方在微机和工作站系统，常常实使用批处理方式编写作业说明书。批处理命令集是存放在式编写作业说明书。批处理命令集是存放在一个特殊的批处理文件中（

21、一个特殊的批处理文件中（DOS的的.bat文件）。文件）。操作系统提供提供支持批处理的一套控制命操作系统提供提供支持批处理的一套控制命令，控制成批命令执行。令，控制成批命令执行。7/1/202322Operating System节四 作业控制二、联机作业控制：二、联机作业控制：通过人通过人机会话方式，用户直接控制作业运行。机会话方式，用户直接控制作业运行。用户登录（控制台登录或远程登录），由系统用户登录（控制台登录或远程登录），由系统自动执行一些命令脚本后，并进入自动执行一些命令脚本后，并进入shell（字符或（字符或GUI界面），接受用户的命令和操作，最后退出系界面），接受用户的命令和操作

22、，最后退出系统统 1.命令行命令行 命令行：一行可有一个或多个命令：每次一行，命令行：一行可有一个或多个命令：每次一行，包含一个或多个命令。包含一个或多个命令。shell给出提示符时可输入，给出提示符时可输入，以回车键提交。一个命令可有命令参数：格式包括以回车键提交。一个命令可有命令参数：格式包括选项选项/开关开关(option/switch)或参数或参数(argument)。7/1/202323Operating System节四 作业控制 命令分成：内部命令和外部命令。命令分成：内部命令和外部命令。内部命令：直接由内部命令：直接由shell本身完成，功能本身完成，功能简单、使用、使用频繁；

23、繁；如：如：DOS的的copy命令。命令。外部命令：运行相外部命令：运行相应的可的可执行文件（后者功能或版本与行文件（后者功能或版本与shell无关）无关）如：如：DOS的的xcopy命令。命令。利用参数替换可简化命令输入：通配符利用参数替换可简化命令输入：通配符(?,*)用于匹用于匹配一组文件名。配一组文件名。如：如：UNIX的的cp命令：当前目录上有两个命令：当前目录上有两个“1.tar”和和“2.tar”时，时，“cp*.tar/tmp”等同等同于于“cp 1.tar/tmp;cp 2.tar/tmp”按照功能，命令可大致分为以下几类：按照功能，命令可大致分为以下几类：7/1/20232

24、4Operating System节四 作业控制(1)环境设置。环境设置。这些命令用来改变终端用户的所在位置、执这些命令用来改变终端用户的所在位置、执行路径等。行路径等。环境变量也可以作为环境变量也可以作为shell的参数，如命令提示符的参数，如命令提示符的式样，外部命令的查找目录路径等。的式样，外部命令的查找目录路径等。如：如：PATH=/bin:/usr/bin:/usr/sbin:.HOME=/home/thisuser此外，在执行新进程时（此外，在执行新进程时（UNIX中是中是exec()调用），可以给出调用），可以给出环境变量的初始值，通常就是直接复制当前进程的所有环境环境变量的初始

25、值，通常就是直接复制当前进程的所有环境变量继承。变量继承。通过系统调用接口也可使用系统命令。通过系统调用接口也可使用系统命令。C语言里的语言里的system()函数：调用函数：调用shell来完成命令来完成命令 如如 UNIX系统：系统：system(“cp-r doc/tmp”)7/1/202325Operating System节四 作业控制(2)执行行权限管理。限管理。这些命令用来控制用些命令用来控制用户访问系系统和和读、写、写、执行有关文件的行有关文件的权限。例如，用限。例如，用户只有在其口令只有在其口令经过系系统核准之后核准之后 才能才能进入系入系统。(3)系系统管理。管理。该类命令

26、主要用于系命令主要用于系统维护、开机与关机、开机与关机、增加或减少增加或减少终端用端用户、计时收收费等。等。该类命令是操作系命令是操作系统提供的最提供的最为丰富的一丰富的一类命令，且其中的很大一部分命令，且其中的很大一部分为系系统管理管理员使用。使用。(4)文件管理。文件管理。该类命令被用来管理和控制命令被用来管理和控制终端用端用户的文的文件。例如，复制、移件。例如，复制、移动或或删除某个文件或除某个文件或显示文件内容和示文件内容和改改变文件名字、以及搜索文件中的特定行或字符等。文件名字、以及搜索文件中的特定行或字符等。(5)编辑、编译、链接装配和接装配和执行行编辑命令被用来帮助用命令被用来帮

27、助用户输入用入用户文件，不同的文件，不同的编辑器具有不同的命令集合器具有不同的命令集合,7/1/202326Operating System节四 作业控制 这些命令被用来增加、删除输入字符或字符行，也这些命令被用来增加、删除输入字符或字符行，也被用来进行插入、移动甚至绘图等。被用来进行插入、移动甚至绘图等。编译和链接装配命令则把用户输入的源程序文件编译和链接装配命令则把用户输入的源程序文件编译成目标代码文件之后再链接成可执行代码文件。编译成目标代码文件之后再链接成可执行代码文件。执行命令则将链接后的可执行代码文件送入内存执行命令则将链接后的可执行代码文件送入内存启动执行。启动执行。(6)通信。

28、通信。通信通信类命令在命令在单机系机系统中被用来中被用来进行主机和行主机和远程程终端之端之间的呼叫、的呼叫、联接以及断开等，从而在主机和接以及断开等，从而在主机和终端端之之间建立会建立会话信道。信道。在网在网络系系统中，通信命令除了被用来中，通信命令除了被用来进行有关信道的行有关信道的呼叫、呼叫、联接和断开等之外，接和断开等之外，还进行主机和主机之行主机和主机之间的信息的信息发送与接收、送与接收、显示，示，编辑等工作。等工作。7/1/202327Operating System节四 作业控制(7)资源要求。源要求。用用户使用使用该类命令向系命令向系统申申请资源，例如源，例如申申请某台外部某台外

29、部设备等。等。联机控制方式使用户直接参与控制作业执行，因而大大地联机控制方式使用户直接参与控制作业执行，因而大大地方便了用户。但是，在某些情况下，用户反复输入众多的命方便了用户。但是，在某些情况下，用户反复输入众多的命令也会感到非常烦琐或浪费了许多不必要的时间。令也会感到非常烦琐或浪费了许多不必要的时间。例如，在对某个源代码文件进行编译调试之后，需要重新和例如，在对某个源代码文件进行编译调试之后，需要重新和多个目标代码文件链接。如果这个调试和链接不是一次成功多个目标代码文件链接。如果这个调试和链接不是一次成功的话的话(很多情况下是不可能的很多情况下是不可能的)，那么，用户的控制过程将会，那么，

30、用户的控制过程将会非常单调和烦琐，显然，在这种情况下，非常单调和烦琐，显然，在这种情况下，批处理方式批处理方式要优于要优于联机控制方式。联机控制方式。7/1/202328Operating System节四 作业控制2、批处理、批处理 在微机和工作站系统，常常实使用批处理方在微机和工作站系统，常常实使用批处理方式编写作业说明书。批处理命令集是存放在式编写作业说明书。批处理命令集是存放在一个特殊的批处理文件中（一个特殊的批处理文件中（DOS的的.bat文件）。文件）。操作系统提供提供支持批处理的一套控制命操作系统提供提供支持批处理的一套控制命令，控制成批命令执行。令，控制成批命令执行。7/1/2

31、02329Operating System节四 作业控制三、图形用户接口（三、图形用户接口（GUI）联机控制的命令方式需要使用者掌握几十、联机控制的命令方式需要使用者掌握几十、乃至几百条命令，限制了计算机的使用。为乃至几百条命令，限制了计算机的使用。为此，开发了便于普通用户使用的图形用户接此，开发了便于普通用户使用的图形用户接口。口。7/1/202330Operating System节五 用户接口一、操作系统提供的用户接口一、操作系统提供的用户接口 操作系统为用户提供两个接口。操作系统为用户提供两个接口。命令接口命令接口界面。界面。用户利用这些操作命令来组织和控制作业的用户利用这些操作命令来

32、组织和控制作业的执行或管理计算机系统。执行或管理计算机系统。系统调用系统调用。编程人员使用系统调用来请求操作系统提编程人员使用系统调用来请求操作系统提供服务，例如申请和释放外设等类资源、控供服务，例如申请和释放外设等类资源、控制程序的执行速度等。这时，通过访管指令制程序的执行速度等。这时，通过访管指令SVC进入操作系统。进入操作系统。7/1/202331Operating System节五 用户接口系统调用是操作系统提供给软件开发人员的系统调用是操作系统提供给软件开发人员的唯一接口，开发人员可利用它使用系统功能。唯一接口，开发人员可利用它使用系统功能。OS核心中都有一组实现系统功能的过程（子核

33、心中都有一组实现系统功能的过程（子程序），系统调用就是对上述过程的调用。程序），系统调用就是对上述过程的调用。因此，系统调用像一个黑箱子那样，对用户因此，系统调用像一个黑箱子那样，对用户屏蔽了操作系统的具体动作而只提供有关的屏蔽了操作系统的具体动作而只提供有关的功能。功能。7/1/202332Operating System节五 用户接口二、系统调用及其功能二、系统调用及其功能 系统调用的主要类型系统调用的主要类型 设备管理：该类系统调用被用来请求和释放有关设备、设备管理：该类系统调用被用来请求和释放有关设备、以及启动设备操作等。以及启动设备操作等。文件管理：包括对文件的读、写、创建和删除等。

34、文件管理：包括对文件的读、写、创建和删除等。进程控制：进程是一个在功能上独立的程序的一次执行进程控制：进程是一个在功能上独立的程序的一次执行过程。进程控制的有关系统调用包括进程创建、进程执过程。进程控制的有关系统调用包括进程创建、进程执行、进程撤消、执行等待和执行优先级控制等。行、进程撤消、执行等待和执行优先级控制等。进程通信：该类系统调用被用在进程之间传递消息或信进程通信：该类系统调用被用在进程之间传递消息或信号。号。存储管理：包括调查作业占据内存区的大小、获取作业存储管理：包括调查作业占据内存区的大小、获取作业占据内存区的始址等。占据内存区的始址等。线程管理：包括线程的创建、调度、执行、撤

35、销等。线程管理：包括线程的创建、调度、执行、撤销等。7/1/202333Operating System节五 用户接口 编程人员给定了系统调用名和参数之后是编程人员给定了系统调用名和参数之后是怎样得到系统服务的呢？这需要一个类似硬怎样得到系统服务的呢？这需要一个类似硬件中断处理的中断处理机构。件中断处理的中断处理机构。当用当用户使用系使用系统调用用时，产生一条相生一条相应的指令，的指令，处理机在理机在执行到行到该指令指令时发生相生相应的中断，并的中断，并发出有关信号出有关信号给该处理机构。理机构。该处理机构在收到了理机构在收到了处理机理机发来的信号后，启来的信号后，启动相关的相关的处理程序去完

36、理程序去完成成该系系统调用所要求的功能。用所要求的功能。在系在系统中中为控制系控制系统调用服用服务的机构称的机构称为陷阱陷阱（trap）处理机构理机构.7/1/202334Operating System节六 系统调用与之相应，把由于系统调用引起处理机中断的指令称为陷阱与之相应，把由于系统调用引起处理机中断的指令称为陷阱指令（或称访管指令）。指令（或称访管指令）。为了实现系统调用，系统设计人员还必须为实现各种系统调为了实现系统调用，系统设计人员还必须为实现各种系统调用功能的子程序编造入口地址表，每个入口地址都与相应的用功能的子程序编造入口地址表，每个入口地址都与相应的系统子程序名对应起来。然后

37、，由陷阱处理程序把陷阱指令系统子程序名对应起来。然后，由陷阱处理程序把陷阱指令中所包含的功能号与该入口地址表中的有关项对应起来，从中所包含的功能号与该入口地址表中的有关项对应起来，从而而 由系统调用功能号驱动有关系统子程序执行。由系统调用功能号驱动有关系统子程序执行。在进入系统调用处理之前，陷阱处理机构还需保存处理机现在进入系统调用处理之前，陷阱处理机构还需保存处理机现场。场。在系统调用处理结束之后，陷阱处理机构还要恢复处理机现在系统调用处理结束之后，陷阱处理机构还要恢复处理机现场。场。在操作系统中，处理机的现场一般被保护在特定的内存区或在操作系统中，处理机的现场一般被保护在特定的内存区或寄存

38、器中。寄存器中。7/1/202335Operating System节六 系统调用系统调用的处理过程如下图：系统调用的处理过程如下图：系统调用的处理过程如下图：系统调用的处理过程如下图：7/1/202336Operating System节六 系统调用有关系统调用的另一问题是参数传递。系统有关系统调用的另一问题是参数传递。系统调用的执行结果也是以参数形式返回给用户调用的执行结果也是以参数形式返回给用户程序。程序。一般把处理机在用户程序中执行称为用户态，一般把处理机在用户程序中执行称为用户态，而把处理机在系统程序中执行称为系统态。而把处理机在系统程序中执行称为系统态。7/1/202337Oper

39、ating System节七 UNIX用户界面 一、一、UNIX系统的特点系统的特点 UNIX系统是一个可供多用户同时操作的会话式分系统是一个可供多用户同时操作的会话式分时操作系统。时操作系统。UNIX系统向用户提供了两种用户友好的界面或接系统向用户提供了两种用户友好的界面或接口。这两种界面是程序一级的界面系统调用，口。这两种界面是程序一级的界面系统调用，和操作一级的界面命令。和操作一级的界面命令。UNIX系统具有一个可装卸的分层树型结构文件系统。系统具有一个可装卸的分层树型结构文件系统。UNIX把所有外部设备都当做文件，并分别赋予它们把所有外部设备都当做文件，并分别赋予它们对应的文件名。对应

40、的文件名。UNIX系统核心程序的绝大部分源代码和系统上的支系统核心程序的绝大部分源代码和系统上的支持软件都用持软件都用c语言编写。且语言编写。且UNIX系统是一个开放式系统是一个开放式系统。系统。7/1/202338Operating System节七 UNIX用户界面二、二、UNIX系统结构系统结构UNIX系统结构可分为三层。系统结构可分为三层。即最内即最内层的的UNIX操作系操作系统核心，它包括文件控制核心，它包括文件控制系系统和和进程控制系程控制系统两大部分。两大部分。最外最外层 是用是用户程序，包括程序，包括许多多应用用软件。件。中中间层则是是Shell命令解命令解释层、实用程序、用程

41、序、库函数函数等。等。该层中的中的Shell解解释程序是用程序是用户和和UNIX操作操作系系统的操作界面。的操作界面。7/1/202339Operating System节七 UNIX用户界面7/1/202340Operating System小结本章简要介绍了操作系统的用户界面。操作系统的用户界面本章简要介绍了操作系统的用户界面。操作系统的用户界面是评价一个操作系统优劣的重要指标。操作系统的用户界面是评价一个操作系统优劣的重要指标。操作系统的用户界面包括命令控制界面的编程界面两部分，其中命令控制界面是包括命令控制界面的编程界面两部分，其中命令控制界面是基于编程界面，也就是系统调用之上开发而成

42、的。基于编程界面，也就是系统调用之上开发而成的。操作系操作系统的命令控制界面正从早期的脱机控制方的命令控制界面正从早期的脱机控制方式式(批批处理系理系统)和和联机控制方式机控制方式(分分时系系统)向多窗向多窗口、菜口、菜单、按、按钮以及声控等以及声控等图形化多媒体方式形化多媒体方式变化。命令控制界面的革命与化。命令控制界面的革命与进步是操作系步是操作系统最最显著的著的变化之一。化之一。系系统调用是操作系用是操作系统提供提供给编程人程人员的唯一接口。的唯一接口。编程人程人员通通过系系统调用使用操作系用使用操作系统内核所提供内核所提供的各种功能。系的各种功能。系统调用的用的执行不同于一般用行不同于

43、一般用户程程序的序的执行、是在核心行、是在核心态下下执行系行系统子程序，而用子程序，而用户程序程序则是在用是在用户态下下执行。行。一般来一般来说，操作系，操作系统提供的系提供的系统调用越多，功用越多，功能也就越丰富，系能也就越丰富，系统也就越复也就越复杂。7/1/202341Operating System本章主要从用户使用和系统管理两方面出发，本章主要从用户使用和系统管理两方面出发，讨论操作系统为用户提供的编程接口和命令讨论操作系统为用户提供的编程接口和命令控制接口。首先讨论操作系统的命令控制接控制接口。首先讨论操作系统的命令控制接口及与其相关的作业控制和管理概念，然后口及与其相关的作业控制

44、和管理概念，然后介绍系统调用与编程接口，最后介绍操作系介绍系统调用与编程接口，最后介绍操作系统用户界面示例。统用户界面示例。7/1/202342Operating System 小结 熟练掌握熟练掌握:1、作业概念、作业概念.2、OS用户接口：程序级、作业控制级用户接口：程序级、作业控制级.3、作业的建立过程，、作业的建立过程，SPOOLING系统基本思系统基本思想及其实现想及其实现.4、UNIX shell功能及系统调用、并结合功能及系统调用、并结合Windows，Windows 95/98特点特点.掌握掌握:命令控制界面接口、系统调用。命令控制界面接口、系统调用。了解了解:图形用户接口图形

45、用户接口(GUI,Graphic User Interface).7/1/202343Operating System 本章主要习题：2.1 什么是作业什么是作业?作业步作业步?2.2 作业由哪几部分组成作业由哪几部分组成?各有什么功能各有什么功能?2.3 作业的输入方式有哪几种作业的输入方式有哪几种?各有何特点各有何特点?2.4 试述试述SPOOLING系统的工作原理。系统的工作原理。2.5 作业说明书和作业控制块有何异同作业说明书和作业控制块有何异同?2.6 操作系统为用户提供哪些接口操作系统为用户提供哪些接口?它们的区别是什么它们的区别是什么?2.7 作业控制方式有哪几种作业控制方式有哪

46、几种?调查你周围的计算机的作业控制方式。调查你周围的计算机的作业控制方式。2.8 什么是系统调用什么是系统调用?系统调用与一般用户程序有什么区别系统调用与一般用户程序有什么区别?与库函数和实与库函数和实用程序又有什么区别用程序又有什么区别?2.9 简述系统调用的实现过程。简述系统调用的实现过程。2.10 为什么说分时系统没有作业的概念为什么说分时系统没有作业的概念?2.11 试述试述UNIX的主要特点。的主要特点。2.12 UNIX操作系统为用户提供哪些接口操作系统为用户提供哪些接口?试举例说明。试举例说明。2.13 在你周围装有在你周围装有UNIX系统的计算机上，练习使用后台命令、管道命令系

47、统的计算机上，练习使用后台命令、管道命令等等Shell的基本命令。的基本命令。7/1/202344Operating System完完7/1/202345Operating System 作业调度算法应用例子：假设在单道批处理作业调度算法应用例子：假设在单道批处理环境下有四个作业，已知它们进入系统的时环境下有四个作业，已知它们进入系统的时间、估计运行时间间、估计运行时间，应用先来先服务、最短，应用先来先服务、最短作业优先和最高响应比优先作业调度算法，作业优先和最高响应比优先作业调度算法，分别计算出作业的平均周转时间和带权的平分别计算出作业的平均周转时间和带权的平均周转时间均周转时间2、先来先服务调度算法计算结果、先来先服务调度算法计算结果 3、最短作业优先作业算法计算结果、最短作业优先作业算法计算结果7/1/202346Operating System