第2章 操作系统用户接口

第二章操作系统用户接口,2.1用户接口概述2.2命令接口2.3程序接口2.4图形接口,2.1用户接口概述,2.1.1程序的执行和作业的概念,计算机编程解题过程,作业：就是计算机系统按指定的步骤，为用户一次业务处理所完成的全部工作的总和。从程序运行的角度看，作业又由一些相对独立的顺序执行的步骤所组成，这些相对独立的执行步骤通常被称为作业步。从系统管理角度看，作业由程序、数据和作业说明书3部分组成。作业包含的程序和数据完成用户所要求的业务处理工作，作业说明书则体现用户的控制意图。作业说明书包含3个方面的内容，即作业的基本描述、作业控制描述和资源要求描述,2.1.2作业管理概述,作业管理是指当一个用户的作业提交给系统后，操作系统对其实施的所有管理和控制工作。其主要任务包括建立作业，提供必需的资源系统，控制其开始运行，运行结束后撤销该作业。这些任务可分为两类：(1)作业控制：主要讨论系统通过何种方式使用户方便地描述和控制解题过程，或者说操作系统为用户提供了什么样的接口，用户又如何利用这些接口使用计算机。也称为操作系统的用户接口(2)作业调度：包括作业的进入、调度算法的选择、为选中的作业分配系统资源及作业完成后的善后处理等,2.2命令接口,2.2.1脱机命令接口,脱机命令接口是操作系统为脱机工作方式下的用户提供的一种接口。在这种方式下，用户必须事先将作业的指令、执行顺序以及出错的处理方法等以作业说明书或命令文件的方式交给系统，由系统按作业说明书或命令文件所规定的顺序控制作业的执行。,在脱机工作方式下，用户利用作业语言(JCL)来编写表示用户控制意图的作业控制程序。JCL语句功能包括：(1)对作业进行标识、说明并给出一组调度参数(包括记帐号、用户名、作业类别、时间限制、存储空间要求、作业优先级等)(2)对资源的申请要求(3)对程序及数据的控制功能(4)转移控制(5)调试功能,(6)标识各种事件(包括错误、设备故障等)及与之相关的条件转移(7)视线设备独立性功能的语句(8)作业撤离语句,2.2.2联机命令接口,1.键盘命令方式系统访问类命令系统管理类命令文件管理类命令编辑、编译、链接及运行类命令系统查询类命令通信类命令资源请求类命令,2.命令文件方式所谓命令文件方式，即用键盘命令语言编写一个键盘命令语言程序命令文件。建立命令文件后，系统可连续执行若干条命令并且可以多次重复执行。在命令文件中可以进行参数传递，也可以以嵌套的方式调用其他命令文件。,2.3程序接口,2.3.1系统调用概述,计算机系统中的各种资源必须由操作系统统一管理。通常，在操作系统的内核中都设置了一组用于实现各种特定系统功能的子程序(过程)，并将它们提供给应用程序调用。这样，在编程过程中，需要系统完成特定的功能时，即可调用系统中特定的子程序完成，这就是系统调用。,系统调用与一般过程调用的区别运行在不同的系统状态计算机系统中，程序的运行态分为两种：核心态和用户态。在一般的过程调用中，调用程序和被调用程序都运行在相同的状态核心态或用户态。系统调用与一般调用最大区别就在于：调用程序(用户程序)运行在用户态，而被调用程序运行在核心态。,通过软中断进入运行系统调用时，由于调用和被调用过程工作在不同的系统状态，同时被调用的系统调用子程序是操作系统程序模块的一部分，不允许用户程序直接访问，因而不允许调用过程直接转向被调用过程。当用户使用系统调用时，通常都是通过软中断机制产生一条相应的指令，处理机在执行到该指令时发生相应的中断，并发出有关信号给处理机机制，该处理机制在收到处理机发来的信号后，启动相关的处理程序完成系统调用所要求的功能。,2.3.2系统调用类型,系统维护类调用设备管理类调用文件管理类调用进程控制类调用进程通信类调用存储管理类调用,2.3.3系统调用过程,由于在实现系统调用时要用到相应计算机的中断系统，所以，系统调用的执行过程与计算机的结构有关。系统调用命令在执行时可能需要做一些参数传递，实现参数传递的方法有两种：(1)访管指令自带参数(2)直接使用通用寄存器传递,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的子程序编制入口地址表，每个入口地址都与相应的子程序对应起来。然后，由陷阱处理机构把访管指令中包含的功能号与该入口地址表中的有关项对应起来，从而由系统调用功能号驱动有关系统子程序执行。,系统调用处理过程,2.4图形接口,通过操作系统的命令接口来控制计算机，用户必须熟悉并能够正确使用计算机系统所提供的命令的名称、功能和格式，因此增加了用户使用计算机的难度。随着计算机应用的发展，图形用户界面(GUI)应运而生。图形接口向用户提供了一种简单、直观地使用操作系统服务的方法，促进了计算机应用的发展，但这并不意味着基于字符方式的命令接口已经退出了历史舞台。为了满足不同层次人员的应用需求，现代操作系统在提供图形接口的同时，仍然支持命令接口的使用。,用户接口一直是计算机操作系统中发展最快的一个部分。在早期的计算机系统中，用户只能通过读卡机、卡片、纸带机和纸带等输入控制命令，而且系统调用大都是以汇编语言或更低级的机器语言方式提供给编程人员，除了专业人员外，几乎很少有人能够使用计算机。20世纪70年代，特别是80年代后，计算机软件与硬件技术的发展带来了输入/输出方式的巨大变化，大容量直接存取存储器的出现使用户可以直接把作业说明书通过键盘输入计