操作系统用户界面课件

1、操作系统用户界面PPT课件操作系统操作系统Operating SystemNorth China University of TechnologyDepartment of Computer 授课教师：宋丽华授课教师：宋丽华Email： Tel: 88803939 五教五教1102操作系统用户界面PPT课件第二章第二章 操作系统用户界面操作系统用户界面 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 系统调用系统调用操作系统用户界面PPT课件2.1 简简 介介 用户界面的作用：用户界面的作用：负责负责用户用户与与操作系统操作系统之

2、间的之间的交互交互 用户用户通过通过界面界面向计算机向计算机系统系统提交提交服务服务需求需求 计算机计算机通过通过用户界面用户界面向用户向用户提供其提供其所需要的所需要的服务服务 计算机系统计算机系统用户分类用户分类 使用和管理计算机应用程序的用户使用和管理计算机应用程序的用户 程序开发人员程序开发人员 用户界面的类别用户界面的类别 命令控制界面命令控制界面 系统调用系统调用操作系统用户界面PPT课件第二章第二章 操作系统用户界面操作系统用户界面 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 系统调用系统调用操作系统用户界面PP

3、T课件2.2 一般用户的输入输出界面一般用户的输入输出界面概念概念 功能设计结构设计建档详细设计编辑输入输出执行链接编译调试需求分析分析一般编程过程一般编程过程 编辑输入人工完成计算机完成2.2.1 作业的定义作业的定义操作系统用户界面PPT课件作业作业: :是指在一次是指在一次应用业务处理过程应用业务处理过程中，从中，从输入开输入开始始到到输出结束输出结束，用户要求计算机所做的有关该次，用户要求计算机所做的有关该次业务处理的业务处理的全部过程全部过程称为一个作业。称为一个作业。 批处理系统中作业是批处理系统中作业是抢占内存的基本单位抢占内存的基本单位。作业比程。作业比程序的序的概念更广概念更

4、广：它由程序、数据、作业说明书组成。：它由程序、数据、作业说明书组成。 作业流作业流( (Job Stream) )：一批作业在系统控制下，：一批作业在系统控制下，依依次次输入到后援存储器中输入到后援存储器中等待运行等待运行，就形成了一个作业，就形成了一个作业流。流。2.2.1 作业的定义作业的定义2.2.1 作业的定义作业的定义操作系统用户界面PPT课件 作业步：作业步：通常一个作业又可分为若干个顺序处理的通常一个作业又可分为若干个顺序处理的步骤。作业步就是在一个作业处理的过程中计算机步骤。作业步就是在一个作业处理的过程中计算机所做的所做的相对独立的工作相对独立的工作. . 作业步之间作业步

5、之间有有一定的一定的关联关联的的,其关联关系其关联关系: 一个作业中的各作业步必须是一个作业中的各作业步必须是顺序执行顺序执行的；的； 前一个作业步的前一个作业步的输出输出是下一个作业步的是下一个作业步的输入；输入； 一个作业步能否一个作业步能否正确执行正确执行,依赖依赖于前一个作业步是于前一个作业步是否成功地完成。否成功地完成。2.2.1 作业的定义作业的定义操作系统用户界面PPT课件 典型的作业步：典型的作业步：2.2.1 作业的定义作业的定义编译编译 连接装配连接装配 运行运行 目标目标 程序程序段段 目标目标 程序程序 源程序源程序 输入数据输入数据 子程序子程序 库函库函 数数动态库

6、函动态库函数数 计算结果计算结果 该作业的作业步该作业的作业步1该作业的作业步该作业的作业步2该作业的作业步该作业的作业步3操作系统用户界面PPT课件2.2.2 作业组织作业组织 作业的组成：作业由作业的组成：作业由程序、数据程序、数据和和作业说明书作业说明书组成。组成。 程序和数据程序和数据：完成用户所要求的业务处理工作，：完成用户所要求的业务处理工作， 作业说明书作业说明书：则体现用户的控制意图。：则体现用户的控制意图。 作业说明书作业说明书在系统中生成一个在系统中生成一个作业控制块作业控制块（JCB）的表格，包括作业所要求的资源情况，预计执行时的表格，包括作业所要求的资源情况，预计执行时

7、间和执行优先级等。间和执行优先级等。 作业控制块作业控制块是批处理作业存在的是批处理作业存在的标志标志。保存系统保存系统对对作业作业进行管理需要的进行管理需要的全部信息位于磁盘中。全部信息位于磁盘中。操作系统用户界面PPT课件 作业的基本描述作业的基本描述 作业控制描述作业控制描述 作业资源要求描述作业资源要求描述用户名用户名作业名作业名使用语言使用语言允许最大处理时间允许最大处理时间 控制方式控制方式操作顺序操作顺序出错处理出错处理 要求处理时间要求处理时间内存空间内存空间外设的类型和数量外设的类型和数量处理机优先级处理机优先级库函数和实用程序库函数和实用程序2.2.2 作业组织作业组织作业

8、说明书的主要内容作业说明书的主要内容书写作业说明书的语言称为书写作业说明书的语言称为作业控制语言，作业控制语言，是一种用于描述批处理作业处理过程的是一种用于描述批处理作业处理过程的特殊程序。特殊程序。操作系统用户界面PPT课件 作业的建立作业的建立 当一个作业的当一个作业的全部程序和数据输入到磁盘全部程序和数据输入到磁盘上，并且建上，并且建立了立了作业控制块作业控制块之后，作业就建立起来了。之后，作业就建立起来了。 作业控制块的初始信息大部分取自作业说明书。作业控制块的初始信息大部分取自作业说明书。 作业的建立的两个步骤作业的建立的两个步骤：作业输入、作业控制块建立。：作业输入、作业控制块建立

9、。 2.2.2 作业组织作业组织操作系统用户界面PPT课件作业控制表作业控制表 每个作业都有个每个作业都有个作业控制块作业控制块 所有作业所有作业JCBJCB构成一个构成一个作业表作业表 作业表存放在作业表存放在外存固定区域外存固定区域中，中，长度固定长度固定 限制限制了系统所能同时容纳的了系统所能同时容纳的作业数量作业数量JCB1 JCB2 JCBi JCBn 作业表作业表2.2.2 作业组织作业组织操作系统用户界面PPT课件 一个作业从一个作业从进入系统到运行结束进入系统到运行结束，要经历四个不，要经历四个不同的状态：同的状态：“提交提交”：从请求到建立从请求到建立JCBJCB“后备后备”

10、：从：从JCBJCB建立到被调入内存建立到被调入内存“执行执行”：进入内存到执行结束：进入内存到执行结束“完成完成”：执行结束到撤销之前：执行结束到撤销之前2.2.2 作业组织作业组织操作系统用户界面PPT课件需要访问作业控制块的程序需要访问作业控制块的程序 作业输入程序作业输入程序 作业调度程序作业调度程序 作业控制程序作业控制程序 作业输出程序等作业输出程序等 作业完成后，其作业完成后，其作业控制块由系统输出程序撤消作业控制块由系统输出程序撤消作业控制块被撤消后其作业也不复存在。作业控制块被撤消后其作业也不复存在。2.2.2 作业组织作业组织互斥互斥 操作系统用户界面PPT课件 作业说明书

11、方式主要用在作业说明书方式主要用在批处理系统批处理系统中中; 各个计算机厂家都对自己的系统定义有各个计算机厂家都对自己的系统定义有各自各自的作业的作业说明书的说明书的格式格式和和内容内容; 在微机和工作站中人们常常用在微机和工作站中人们常常用批处理命令批处理命令文件或文件或shell程序方式编写作业说明书。程序方式编写作业说明书。2.2.2 作业组织作业组织操作系统用户界面PPT课件2.2.3一般用户的输入输出方式一般用户的输入输出方式 输入输出方式有：输入输出方式有： 1. 联机联机输入输出方式输入输出方式 2. 脱机脱机输入输出方式输入输出方式 3. 直接耦合直接耦合方式方式 4. SPO

12、OLING系统系统 5. 网络联机方式网络联机方式操作系统用户界面PPT课件1) 联机输入输出方式联机输入输出方式 用户和系统通过用户和系统通过交互会话交互会话来输入作业来输入作业. 外围外围设备设备直接和直接和主机主机连接连接. 例如：键盘、鼠标例如：键盘、鼠标操作系统用户界面PPT课件2) 脱机输入输出方式脱机输入输出方式 脱机输入方式脱机输入方式（预输入方式）（预输入方式） 利用低档个人计算机作为外围处理机进行处理。利用低档个人计算机作为外围处理机进行处理。 脱机输入解决了快速输入输出的问题，提高了资源利脱机输入解决了快速输入输出的问题，提高了资源利用率，但是要以牺牲低档机为代价用率，但

13、是要以牺牲低档机为代价, 还需要用户干预还需要用户干预 脱机输入输出方式是为了脱机输入输出方式是为了解决单台设备联机输入解决单台设备联机输入时的时的CPU浪费问题浪费问题操作系统用户界面PPT课件3) 直接耦合方式直接耦合方式 把主机和外围机通过一个把主机和外围机通过一个公用大容量外存公用大容量外存直接耦合直接耦合起来起来 慢速的慢速的输入输出过程输入输出过程由外围由外围低档机低档机管理管理; 公用存储器公用存储器中的大量数据的高速读写由中的大量数据的高速读写由主机主机完成完成. 省略脱机方式中的人工干预省略脱机方式中的人工干预, ,适用于大型计算机适用于大型计算机. .操作系统用户界面PPT

14、课件4) SPOOLING技术技术 问题一问题一：系统中的：系统中的独占设备有限独占设备有限，往往不能满足需，往往不能满足需要，成为系统中的瓶颈，使许多进程要，成为系统中的瓶颈，使许多进程因等待因等待它们而它们而阻塞阻塞。 问题二问题二：得到独占设备的：得到独占设备的进程进程在整个运行期间占有在整个运行期间占有该设备，但却该设备，但却不经常使用不经常使用，导致，导致设备的利用率低下设备的利用率低下。 解决解决：通过虚拟独占设备实现设备共享，提高设备：通过虚拟独占设备实现设备共享，提高设备的利用率和系统的效率。将独占设备改造为共享设的利用率和系统的效率。将独占设备改造为共享设备。备。SPOOLI

15、NG（simultaneous peripheral operations on-line）假脱机技术是策略之一。）假脱机技术是策略之一。操作系统用户界面PPT课件SPOOLING 技术实现技术实现 组成：组成：（磁盘上）开辟（磁盘上）开辟“输入井输入井”和和“输出井输出井”，用于，用于收容输入和输出数据；收容输入和输出数据；（内存）（内存）输入缓冲区和输出缓冲区输入缓冲区和输出缓冲区，接收接收输入设输入设备来的数据并送往输入井。备来的数据并送往输入井。暂存暂存输出井来的输出输出井来的输出数据，送给输出设备。数据，送给输出设备。输入进程和输出进程输入进程和输出进程（输入管理模块、输出管理（输入

16、管理模块、输出管理模块）模块）：将输入数据从输入设备暂存在输入缓冲：将输入数据从输入设备暂存在输入缓冲区，再送到输入井。输出进程同理。区，再送到输入井。输出进程同理。操作系统用户界面PPT课件输入管理 模块输入装置输入装置 输入装置输入装置 通通 道道 输入井输出井 通通 道 输出装置输出装置 输出装置输出装置 通通 道道输出管理 模块 主机系统外存SPOOLING系统系统 输入缓冲区输入缓冲区输出缓冲区输出缓冲区操作系统用户界面PPT课件SPOOLING 技术实现技术实现 输入过程输入过程: 当系统收到作业输入请求信号后，当系统收到作业输入请求信号后，输入进程输入进程的的读过程读过程负责负责

17、将信息从输入装置中读入将信息从输入装置中读入输入缓冲区输入缓冲区。 当缓冲区当缓冲区满时满时，由，由写过程写过程将信息从缓冲区写到将信息从缓冲区写到输入井输入井中，中，读过程和写过程反复循环，直到一个读过程和写过程反复循环，直到一个作业输入完毕作业输入完毕。 当读过程读到一个硬件结束标志之后，系统再次驱动写过当读过程读到一个硬件结束标志之后，系统再次驱动写过程把最后一批信息写入外存输入井并调用中断处理程序结程把最后一批信息写入外存输入井并调用中断处理程序结束该次输入束该次输入 然后，系统为作业建立然后，系统为作业建立作业控制块作业控制块，使输入井中的作业进入作，使输入井中的作业进入作业等待队列

18、，作业被业等待队列，作业被选中后进入内存选中后进入内存。操作系统用户界面PPT课件SPOOLING 技术实现技术实现 输出过程输出过程: 系统将输出信息先放到输出井，然后由系统将输出信息先放到输出井，然后由输出进程输出进程中读过程中读过程从从输出井输出井读数据到读数据到缓冲区缓冲区，写过程将缓冲区的数据写到输，写过程将缓冲区的数据写到输出设备上。出设备上。操作系统用户界面PPT课件 SPOOLING系统的特点系统的特点 提高了提高了I/O速度速度 将独占设备改造为共享设备将独占设备改造为共享设备实现了虚拟设备功能实现了虚拟设备功能SPOOLING系统的特点系统的特点操作系统用户界面PPT课件5

19、) 网络输入方式网络输入方式 网络输入方式网络输入方式用户需要把在计算机网络中用户需要把在计算机网络中某一台某一台主机上主机上输入输入的信息的信息传送传送到同一网中到同一网中另一台主机上另一台主机上进行操作进行操作执行，构成了网络输入方式执行，构成了网络输入方式操作系统用户界面PPT课件思思 考考 在采用在采用SPOOLing技术的系统中技术的系统中,用户作业用户作业的打印输出结果首先被存放在的打印输出结果首先被存放在 （ ） A)磁盘固定区域磁盘固定区域 B)内存固定区域内存固定区域 C)终端终端 D)打印机打印机 A操作系统用户界面PPT课件 SPOOLing技术如何使一台打印机虚拟成多台

20、打印机技术如何使一台打印机虚拟成多台打印机? 答答:打印机属于独享设备，用打印机属于独享设备，用SPOOLing技术可将该独技术可将该独享设备虚拟成多台打印机。当用户请求打印后，具体享设备虚拟成多台打印机。当用户请求打印后，具体执行过程如下：执行过程如下：将打印数据输出到输出井申请的空闲盘块中；将打印数据输出到输出井申请的空闲盘块中；将打印请求登记后排到打印队列；将打印请求登记后排到打印队列；1. 打印机空闲时打印机空闲时,首取第一张请求表将数据从输出井传首取第一张请求表将数据从输出井传送到内存缓冲区送到内存缓冲区,进行打印。进行打印。思思 考考操作系统用户界面PPT课件第二章第二章 操作系统

21、用户界面操作系统用户界面 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 系统调用系统调用操作系统用户界面PPT课件2.3 命令控制界面命令控制界面 操作系统的操作系统的命令控制界面命令控制界面就是用来就是用来组织组织和和控制控制作作业运行的业运行的. 使用操作命令进行作业控制有使用操作命令进行作业控制有两种主要方式两种主要方式 脱机控制脱机控制：用户将作业的执行顺序和出错处理方法一并：用户将作业的执行顺序和出错处理方法一并以作业控制说明书的方式或命令文件方式提交给系统，以作业控制说明书的方式或命令文件方式提交给系统，由系统由系统

22、按照按照其其规定规定的的顺序顺序控制作业执行，控制作业执行，执行过程中，执行过程中，用户无法干涉。用户无法干涉。 联机控制联机控制：用户使用系统提供的操作命令和系统会话，：用户使用系统提供的操作命令和系统会话，交互交互的的控制控制程序的执行和管理计算机系统。程序的执行和管理计算机系统。操作系统用户界面PPT课件2.3 命令控制界面命令控制界面命令控制界面的发展：命令控制界面的发展： 命令界面命令界面：DOS、UNIX 图形界面图形界面：Linux、Windows操作系统。操作系统。 虚拟现实：虚拟现实：拟人化方向发展，例如拟人化方向发展，例如计算机对人计算机对人（语音、视点、姿势）作出反应。（

23、语音、视点、姿势）作出反应。操作系统用户界面PPT课件Linux命令类型：命令类型：1、有关、有关文件文件和和目录的管理目录的管理（ls，chmod等）等）2、文件文件的处理和的处理和编辑编辑（vi等）等）3、文件系统的、文件系统的装卸装卸（mount等）等）4、有关、有关系统管理系统管理和和工作状态工作状态（password，kill等）等）5、有关通讯个人工具（、有关通讯个人工具（mail等）等）6、有关硬件设备处理（、有关硬件设备处理（stty对设备设置某些对设备设置某些 I/O 选项选项 ）7、有关、有关程序开发程序开发（make, ld编译、链接程序等）编译、链接程序等）8、其他杂项

24、（、其他杂项（man手册、游戏等）手册、游戏等）http:/ Linux命令控制界面命令控制界面操作系统用户界面PPT课件 Redhat Linux 9.0的窗口界面示例的窗口界面示例2.3.1 Linux命令控制界面命令控制界面操作系统用户界面PPT课件 Linux shell为用户提供使用操作系统的接口。它是命令语言、为用户提供使用操作系统的接口。它是命令语言、命令解释程序及程序设计语言的统称。命令解释程序及程序设计语言的统称。 Shell环境中的命令提示符号环境中的命令提示符号 rootsmth root # 用户名用户名 主机名主机名 目录名目录名 提示符提示符 shell的提示符有二

25、种：的提示符有二种： “#”：表示当前用户是超级用户。：表示当前用户是超级用户。 “$”：表示当前用户是普通用户。：表示当前用户是普通用户。2.3.1 Linux命令控制界面命令控制界面$ ls -l total 2-rw-r-r- 2 wzh book 22 Apr 20 20:37 motd-rw-r-r- 2 wzh book 796 Apr 20 20:37 passwd操作系统用户界面PPT课件第二章第二章 操作系统用户界面操作系统用户界面 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 系统调用系统调用操作系统用户界面

26、PPT课件系统调用系统调用是操作系统提供给编程人员的唯一接口，它是操作系统提供给编程人员的唯一接口，它通知内核为调用程序做各种操作，并在内核与调用程通知内核为调用程序做各种操作，并在内核与调用程序之间交换数据。对用户屏蔽了操作系统的具体动作。序之间交换数据。对用户屏蔽了操作系统的具体动作。2.4 系统调用系统调用操作系统用户界面PPT课件系统调用的分类系统调用的分类 1. 设备管理：设备管理：这类系统调用被用来请求和释放设备，以及启这类系统调用被用来请求和释放设备，以及启动设备操作等。动设备操作等。 2. 文件管理：文件管理：这类系统调用包括创建、删除文件，读、写文这类系统调用包括创建、删除文

27、件，读、写文件操作以及移动文件指针等。件操作以及移动文件指针等。 3. 进程控制：进程控制：当多个用户程序在系统内执行时引出了一个新当多个用户程序在系统内执行时引出了一个新的概念，称为进程。的概念，称为进程。 4. 进程通信：进程通信：进程间传递消息或信号的系统调用。进程间传递消息或信号的系统调用。5. 存储管理：存储管理：内存块的申请、释放，获取作业占用内存块的内存块的申请、释放，获取作业占用内存块的首址、大小等。首址、大小等。6. 线程管理：线程管理：包括线程的创建、调度、执行、撤销等包括线程的创建、调度、执行、撤销等2.4 系统调用系统调用操作系统用户界面PPT课件 用户态和系统态用户态

28、和系统态 在计算机系统中存在两类不同的程序：一类是在计算机系统中存在两类不同的程序：一类是用户程序用户程序，一类是，一类是系统程序系统程序。 用户工作的状态称为用户工作的状态称为目态目态或或用户态用户态。 系统程序工作的状态称为系统程序工作的状态称为管态管态或或系统态系统态。2.4 系统调用系统调用操作系统用户界面PPT课件特权指令与访管指令特权指令与访管指令 只允许管态下使用的指令，称之为只允许管态下使用的指令，称之为特权指令特权指令。常。常用的特权指令有：用的特权指令有： 有关对外设使用的指令有关对外设使用的指令。启动外设指令、测试。启动外设指令、测试外设工作的状态和控制外设动作的指令。外

29、设工作的状态和控制外设动作的指令。 有关访问程序状态的指令有关访问程序状态的指令 存取特殊寄存器指令存取特殊寄存器指令 其它指令其它指令2.4 系统调用系统调用操作系统用户界面PPT课件特权指令与访管指令特权指令与访管指令 用户程序在目态下运行，只能使用目态指令，而操作系统用户程序在目态下运行，只能使用目态指令，而操作系统是系统程序，在管态下运行，它既可使用目态指令，也能是系统程序，在管态下运行，它既可使用目态指令，也能使用特权指令，而用户要使用外设，必须在管态下完成，使用特权指令，而用户要使用外设，必须在管态下完成，所以就引入了所以就引入了访管指令访管指令，其主要功能为：，其主要功能为： 实现从实现从目态目态到到管态管态的改变的改变 在管态下由操作系统代替用户在管态下由操作系统代替用户完成其请求完成其请求 操作系统工作完成后操作系统工作完成后由管态返回到目态由管态返回到目态。 访管指令又称为访管指令又称为陷阱指令陷阱指令，执行访管指令后就产生，执行访管指令后就产生访管中访管中断断，使微处理机转入管态工作方式，在管态下由中断处理，使微处理机转入管态工作方式，在管态下由中断处理程序完成用户的请求，中断完成后再返回至用户态工作。程序完成用户的请求，中断完成后再返回至用户态工作