第三章 用户界面

1、 第三章第三章 用户界面用户界面23.1 用户工作环境用户工作环境o 1 用户环境用户环境n 用户工作环境形成的主要工作o 设计合理的操作命令，它允许用户处理由操作系统支持的各种目标。o 系统要提供各种硬件、软件资源，并提供关于操作系统的实用说明。o 将操作系统装入计算机，并对系统参数和控制结构进行初始化，使计算机系统能够为用户服务。 3o 2 系统生成和系统启动系统生成和系统启动n 系统生成（系统功能模块、实用程序、系统生成（系统功能模块、实用程序、SYSGEN）o 系统生成就是操作系统的生成过程。o 是指为了满足物理设备的约束和需要的系统功能，通过组装一批模块来产生一个清晰的、使用方便的操

2、作系统的过程。o 系统生成包括：根据硬件部件确定系统构造的参数，编辑系统模块的参数，并且连接系统模块成为一个可执行程序。 n 系统初启系统初启o 系统初启又叫系统引导。其任务是把操作系统的必要部分装入主存并使系统进行初始化工作，最终处于命令接收状态。 3.1 用户工作环境用户工作环境43.1 用户工作环境用户工作环境o 系统引导分为三个阶段：系统引导分为三个阶段：n初始引导：把系统核心装入内存中的指定位置，并在指定地址启动；n核心初始化：执行系统核心的初启子程序，初始化系统核心数据；n系统初始化：为用户使用系统作准备。如建立文件系统、日历时钟等。o 系统引导的方式系统引导的方式n独立引导（bo

3、otup）n辅助下装（download）53.1 用户工作环境用户工作环境o 独立引导方式独立引导方式(滚雪球方式滚雪球方式)nOS核心文件存储在系统本身的存储设备中n由系统自己将OS核心程序读入内存并运行n最后建立一个操作环境n适用于微机和大多数系统。o 辅助下装方式辅助下装方式nOS主要文件不放在系统本身的存储设备中，而是在系统启动后，执行下装操作，从另外的计算机系统中将操作系统常驻部分传送到该计算机中，使它形成一个操作环境。n优点：可节省较大存储空间，下装的OS并非全部代码，只是常驻或专用部分，当这部分OS出现问题和故障时，可再请求下装。n适于多计算机系统、由主控机与前端机构成的系统及分

4、布式系统。63.1 用户工作环境用户工作环境o 独立引导方式独立引导方式(滚雪球方式滚雪球方式) 的过程的过程n（1） 初始引导初始引导（也叫自举）n初始引导的任务就是把核心送入主存并启动它运行。系统核心是存放在辅存上的。需要通过引导程序来进行装入。 o 系统加电，硬件电子线路便会自动地把 ROM 中这段初始引导程序（辅存固定位置），并将 CPU 控制权交给它；o 执行初始引导程序，对系统硬件和配置进行自检，保证系统没有硬件错误；o 从硬盘中读入操作系统引导程序，并将控制权交给该程序模块。o 引导程序执行，将操作系统核心文件读入内存，并将控制交给核心的初始化程序。73.1 用户工作环境用户工作

5、环境o （2）核心初始化）核心初始化n初始化系统数据结构及参数：o 建立进程有关的数据结构 o 获得自由存储空间的容量，建立存储管理的数据结构 o 建立系统设备和文件系统的数据结构 o 初始化时钟 o （3）系统初始化）系统初始化n完善OS的操作环境，装载命令处理程序（或图形用户界面），并初始化； n在多用户系统中，为每个终端建立命令解释进程，使系统处于命令接收状态。8o WINDOWS 系统的引导系统的引导1. 打开机器电源2. ROM中引导程序运行，装入系统盘中的主引导程序3. 主引导块程序执行，读入操作系统核心程序。4. 系统初始化的工作：包括系统资源初始状态的设置、系统主要数据结构初始

6、化、引导图形用户界面程序。5. 图形用户界面运行，生成用户的图形用户界面，系统初启工作完成。3.1 用户工作环境用户工作环境9o UNIX系统初启系统初启1. UNIX操作系统执行代码装入内存2. 存储空间及其管理机构初始化3. 与设备有关的初始化4. 与文件系统有关的初始化5. 创建0和1进程6. 1进程创建各终端进程7. 终端进程运行shell8. 各用户终端上出现 login3.1 用户工作环境用户工作环境10n 作业作业o 计算机系统按指定步骤对初始数据进行处理并得到计算结果的加工工作。 o 作业有其对应的程序和数据。将作业装入主存，指的就是将该作业的程序和数据装入主存。 n 作业步作

7、业步o 加工工作中的一个步骤称为作业步。3.1 用户工作环境用户工作环境11o 作业处理步骤作业处理步骤1. 编辑：编辑：建立一个新文件，或对已有的文件中的错误进行修改。2. 编译：编译：将源程序翻译成浮动的目标代码。 3. 连接：连接：主程序和其他所需要的子程序和例行程序连接装配在一起，使之成为一个可执行的、完整的主存映像文件。4. 运行：运行：将主存映像文件调入主存，并启动运行，最后得出计算结果。o 作业步是相互关联、顺序地执行3.1 用户工作环境用户工作环境123.1 用户工作环境用户工作环境o 用户程序的处理步骤13o 作业步之间的关系作业步之间的关系 user.c user.obj

8、user.exe 编辑 编译 连接 运行 第一个 第二个 第三个 第四个 作业步 作业步 作业步 作业步n 每个作业步运行的结果产生下一个作业步所需要的文件；n 一个作业步能否正确地执行，依赖于前一个作业步是否成功地完成。3.1 用户工作环境用户工作环境143.1 用户工作环境用户工作环境o 编译过程中，要为连接装配工作准备，形成内部符号表和外部调用表。n 内部符号表：本模块可以被其他程序调用的入口点； n 外部调用表：本模块要调用的外部的程序模块名。o 连接的主要工作是确定本模块和其他所需要的目标模块之间的调用关系，并进行地址连接，形成浮动的主存映像文件。当该程序要进入主存运行时，由装载程序

9、负责加载。15o2 静态连接和动态链接静态连接和动态链接 n静态连接静态连接 ：将所需的外部调用函数链接到目标文件中形成为一个完整的主存映像文件。 n静态连接的缺点 o若多个应用程序都调用了同一个库函数，那么，这些应用程序的目标文件中都包含了这个外部函数对应的代码，造成主存极大的浪费n动态连接动态连接：不需要将外部函数代码从库中提取出来并连接到目标文件中，而是在应用程序中需要调用外部函数的地方作记录，并说明要使用的外部函数名和引用入口号，形成函数调用链表。o所需支持DLL(动态连接库) o当 Windows的装载程序将应用程序和DLL装入内存后，装载程序会遍历形成函数调用链表，将DLL中函数在

10、内存的入口(段：偏移)填入链表中的每个结点。3.1 用户工作环境用户工作环境163.2 操作系统的用户界面操作系统的用户界面o 1 用户界面的概念用户界面的概念n 操作系统的用户界面 (或称接口) 是操作系统提供给用户与计算机打交道的外部机制。用户能够借助这种机制和系统提供的手段来控制用户所在的系统。n 操作系统的用户界面分两个方面：o 操作界面：又称操作命令，用户通过这个操作界面来组织自己的工作流程和控制程序的运行。o 程序界面：又称系统功能调用，任何一个用户程序在其运行过程中，可以使用操作系统提供的功能调用来请求操作系统的服务（申请主存、使用外设、创建进程或线程）。173.2 操作系统的用

11、户界面操作系统的用户界面o 操作系统提供的用户界面o 操作命令类型及与操作系统类型的关系：n 键盘命令分时操作系统、个人计算机操作系统n 图形化用户界面分时操作系统、个人计算机操作系统n 作业控制语言批处理操作系统操作系统系统功能调用 操作命令： 作业控制语言 键盘命令 图形界面183.2 操作系统的用户界面操作系统的用户界面o 键盘命令键盘命令n 系统为联机用户(交互作用的用户)提供键盘命令。n 什么是键盘命令o 是操作系统为联机用户提供的一种操作命令，用户通过这一组命令直接控制和干预程序的运行 。n 键盘命令的功能o 分时操作系统 用于注册、通信、注销的各类命令。 o 个人计算机操作系统

12、用于通信的各类命令。193.2 操作系统的用户界面操作系统的用户界面o 图形用户界面图形用户界面n 什么是图形化的用户界面什么是图形化的用户界面o 图形化用户界面是良好的用户交互界面，它将菜单驱动、图符驱动、面向对象技术等集成在一起，形成一个图文并茂的视窗操作环境。n 菜单驱动方式菜单驱动方式o 是面向屏幕的交互方式，它将键盘命令以屏幕方式来体现。o 命令和系统能完成的操作，用菜单分类分窗口在屏幕上列出。o 用户像点菜一样选择命令或某种操作，以控制系统去完成指定的工作。o 菜单系统的类型有多种，如下拉式菜单，上推式菜单和随机弹出式菜单。203.2 操作系统的用户界面操作系统的用户界面n图符驱动

13、方式图符驱动方式o 是一种面向屏幕的图形菜单选择方式。 o 图符图符(Icon)也称图标，是一个小小的图符符号。它代表操作系统中的命令、系统服务、操作功能、各种资源。 o 图形化的命令驱动方式图形化的命令驱动方式: 当需要启动系统命令、请求系统资源或操作功能时，可以选择代表它的图符，并借助标记输入设备(鼠标器)，采用鼠标器的点击和拖拽功能，完成命令和操作选择及执行。n图形化用户界面图形化用户界面o 是良好的用户交互界面，它将菜单驱动、图符驱动、面向对象技术等集成在一起，形成一个图文并茂的视窗操作环境。o Windows 系统就是这种图形化用户界面的代表。213.2 操作系统的用户界面操作系统的

14、用户界面o 图形化的用户界面的特点图形化的用户界面的特点n 所有程序以统一的窗口形式出现n 提供统一的菜单格式n 系统资源、系统命令、操作功能以图标表示n 统一的操作方法223.2 操作系统的用户界面操作系统的用户界面o 作业控制语言作业控制语言n 在脱机方式下系统提供作业控制语言(JCL)。n 什么是作业控制语言什么是作业控制语言o 是一种命令语言，包括了对作业处理的命令和资源请求命令。n 批处理系统中作业的组织批处理系统中作业的组织o 作业申请：作业名、需用CPU时间，最迟完成时间、资源请求(主存、外部)等。o 操作说明书：编译命令、连接命令、运行命令等。o 程序与数据233.3 系统功能

15、调用系统功能调用o 什么是系统功能调用什么是系统功能调用n 系统功能调用是用户在程序一级请求操作系统服务的一种手段，它不是一条简单的硬指令，而是带有一定功能号的“访管指令”。它的功能并非由硬件直接提供，而是由操作系统中的一段程序完成的，即由软件方法实现的。应用程序 i 系统调用 中央处理机 存储器应用程序外部设备 24o 操作系统如何为用户程序提供服务操作系统如何为用户程序提供服务n 操作系统提供实现各种功能的例行子程序 显示一个字符串打印一个字符串 应用程序 j printf( ); 3.3 系统功能调用系统功能调用25o 如何调用操作系统服务功能如何调用操作系统服务功能 ?n采用统一的方式

16、o 访管指令o 访管中断 o 访管指令（自愿进管指令）访管指令（自愿进管指令） svc n o svc表示机器访管指令的操作码记忆符o n为地址码（功能号）o 访管中断访管中断n当处理机执行到访管指令时就发生中断，该中断称为访管中断，它表示正在运行的程序对操作系统的某种需求。 3.3 系统功能调用系统功能调用26o 操作系统基本服务是通过系统调用来处理的，实现这些服务是通过系统服务请求机构提供的。o 系统服务请求（SSR）机构本质上是一个自陷门，它的执行要发生访管中断。o 系统功能调用的格式和功能号的解释因机器的不同而异，但任何不同的机器都有以下共同的特点：n每个系统调用对应一个功能号，要调用

17、操作系统的某一特定例程，必须在访管时给出对应的功能号。n按功能号实现调用的过程大体相同，都是由软件通过对功能号的解释分别转入对应的例行子程序。3.3系统功能调用系统功能调用27o 系统功能调用的实现系统功能调用的实现 a1a0ai例行子程序入口地址表A+0A+1A+i保护现场；取i值；按i值转移； 恢复现场；访管中断处理程序 svc i 用户程序+A例行子程序Sub 0Sub 1Sub iSubma0a1anam3.3 系统功能调用系统功能调用283.4 UNIX系统调用系统调用o UNIX系统调用分类n与进程管理有关的系统调用(P57)n与文件和外设管理有关的系统调用(P57)n与系统状态有

18、关的系统调用(P58)o UNIX系统调用的实现n操作系统的系统服务是由访管指令引起的。UNIX中，这一访管指令就是自陷指令trap。n系统通过trap借助硬件中断机构为用户提供系统核心的接口。29o 自陷指令与自陷向量自陷指令与自陷向量ntrap向量 o034 trap总控程序入口地址 o036 trap总控程序处理机状态字 340+6ntrap指令 格式 trap n otrap 为操作码记忆符，n为系统调用的类型，用指令码最后6位表示 n自陷过程 (sp) ps (sp) pc pc (034) ps (036)1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 * * * * * *3.4 UNI

19、X系统调用系统调用30o 系统调用入口地址表系统调用入口地址表 n 系统调用程序的自带参数个数和程序入口地址均按系统调用编号次序存入系统调用入口地址表中。该表记为systent。 struct sysent int count; int (*call)()； sysent64n count：系统调用自带参数个数n (*call)() ：函数指针，该系统调用例程的入口地址3.4 UNIX系统调用系统调用31表表10.2 系统调用入口地址表系统调用入口地址表 编号编号 自带参数自带参数 程序入口地址程序入口地址 系统调用名称系统调用名称 0 0 & nullsys indir 1 0 & rexit exit 2 0 & fork fork 3 2 & read read 4 2 & write write 63 无定义 &nosys 无定义3.4 UNIX系统调用系统调用32n 对应