课件：操作系统-第二章

1、操作系统第二章 操作系统用户界面操作系统第二章 操作系统用户界面第二章 操作系统用户界面简介一般用户的输入输出界面命令控制界面Linux与Windows的命令控制界面系统调用Linux和Windows的系统调用第二章 操作系统用户界面简介1. 简介用户界面操作系统的重要组成成分负责用户和操作系统的交互按计算机系统用户类别不同而有区别1. 简介用户界面1. 简介计算机系统用户分类使用和管理计算机应用程序的用户（被服务者）普通用户：只使用计算机的应用服务；管理员：负责计算机和操作系统的正常与安全运行。程序开发人员使用操作系统提供的编程功能开发新的应用程序，完成用户所要求的服务。操作系统为普通用户、

2、管理员用户和程序开发人员提供不同的用户界面。1. 简介计算机系统用户分类1. 简介操作系统为普通用户、管理员提供的用户界面由一组以不同形式表示的操作命令组成，其中，每个命令实现和完成用户所要求的特定功能和服务。不同操作系统为用户提供的操作命令和表现形式不同；不同时期的操作系统为用户提供的操作命令和表现形式不同；普通用户与管理员用户的命令集不同。1. 简介操作系统为普通用户、管理员提供的用户界面1. 简介操作系统为编程人员提供的界面是系统调用。诸如消息处理：BroadcastSystemMessage 将一条系统消息广播给系统中所有的顶级窗口 GetMessagePos 取得消息队列中上一条消息

3、处理完毕时的鼠标指针屏幕位置 GetMessageTime 取得消息队列中上一条消息处理完毕时的时间 PostMessage 将一条消息投递到指定窗口的消息队列 PostThreadMessage 将一条消息投递给应用程序 1. 简介操作系统为编程人员提供的界面是系统调用。2. 一般用户输入输出界面作业的定义在一次应用业务处理过程中，从输入开始到输出结束，用户要求计算机所做的有关该次业务处理的全部工作称为一个作业。作业步是在一个作业的处理过程中计算机所做的相对独立的工作。每一个作业步产生下一个作业步的输入文件。功能设计结构设计详细设计编辑输入编译调试执行链接建档输出2. 一般用户输入输出界面作

4、业的定义功能设计结构设计详细设计2. 一般用户输入输出界面作业的定义（从系统的角度）作业由程序、数据、作业说明书组成。系统根据作业说明书控制文件形式的程序和数据，使之执行和操作。在批处理系统中，作业是抢占内存的基本单位。2. 一般用户输入输出界面作业的定义2. 一般用户输入输出界面作业组织程序：至少包含一个程序；数据：一个作业可以包含多个数据集；作业说明书： 表现用户的控制意图，在系统中生成作业控制块（JCB）；操作系统通过JCB了解作业的要求，分配资源和控制作业中的程序和数据的编译、连接、装入和执行等。2. 一般用户输入输出界面作业组织2. 一般用户输入输出界面作业组织作业说明书：作业的基本

5、描述、作业控制描述和资源要求描述。作业基本描述情况用户名作业控制描述控制方式作业资源要求描述要求处理时间作业名操作顺序内存大小编程语言名出错处理外设类型和数量允许最大处理时间处理机优先级库函数或实用程序2. 一般用户输入输出界面作业组织作业基本描述情况用户名作业2. 一般用户输入输出界面一般用户的输入输出方式5种：联机输入输出方式、脱机输入输出方式、直接耦合方式、spooling系统和网络联机方式。联机输入输出方式大多用在交互式系统中用户和系统通过交互会话来输入输出作业外围设备直接和主机相连，一台主机可以连接一台或多台外围设备（鼠标、键盘）2. 一般用户输入输出界面一般用户的输入输出方式2.

6、一般用户输入输出界面一般用户的输入输出方式脱机输入输出方式预输入方式，解决设备联机输入输出速度太慢的问题。利用个人计算机作为外围处理机进行输入输出处理。用户通过联机方式把数据和程序输入到后援存储器上（如U盘）用户把装有输入数据的后援存储器通过主机的高速外围设备上与主机相连。2. 一般用户输入输出界面一般用户的输入输出方式2. 一般用户输入输出界面一般用户的输入输出方式直接耦合方式把主机和外围机通过一个公用的大容量外存直接耦合起来。保留了脱机输入输出的快速输入优点，省去了脱机方式的人工干预。主机公用存储器低档PC低档PC2. 一般用户输入输出界面一般用户的输入输出方式主机公用存储2. 一般用户输

7、入输出界面一般用户的输入输出方式Spooling系统外围设备同时联机操作。输入装置输入装置通道外存输入井 输出井通道输出装置输出装置通道输入 输出主机系统2. 一般用户输入输出界面一般用户的输入输出方式输入装置输入2. 一般用户输入输出界面一般用户的输入输出方式Spooling系统外围设备同时联机操作。在系统输入模块收到作业输入请求信号后，输入管理模块中的读过程负责将信息从输入装置读入缓冲区。当缓冲区满，写过程将信息从缓冲区写到外存输入井。读过程和写过程反复循环，直到一个作业输入完毕。当读过程读入一个硬件结束标志之后，写过程把最后一批信息写入外存并调用中断处理程序结束该次输入。系统为该作业建立

8、作业控制块，使输入井中的作业进入作业等待队列，等待调度。2. 一般用户输入输出界面一般用户的输入输出方式2. 一般用户输入输出界面一般用户的输入输出方式网络联机方式当用户通过计算机网络中的某一台设备对计算机网络中的另一台主机进行输入输出操作时，就构成了网络联机方式。2. 一般用户输入输出界面一般用户的输入输出方式3. 命令控制界面操作系统为用户提供两个接口：命令接口：用户利用这些操作命令来组织和控制作业的执行和管理计算机系统。系统调用：编程人员使用系统调用来请求操作系统提供的服务，诸如申请和释放外设等资源。3. 命令控制界面操作系统为用户提供两个接口：3. 命令控制界面操作命令进行作业控制脱机

9、和联机脱机方式：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或命令文件的方式提交给系统。系统按照作业说明书所规定的顺序控制作业执行。在执行过程中，用户无法干涉，只能等待作业正常结束或出错停止后查看执行结果或出错信息，以便修改作业内容或控制过程。3. 命令控制界面操作命令进行作业控制脱机和联机3. 命令控制界面操作命令进行作业控制脱机和联机联机方式：不要求用户填写作业说明书，系统只为用户提供一组通过键盘或其他操作方式输入的命令。用户使用系统提供的命令和系统会话，交互地控制程序执行和管理计算机系统。工作过程：用户在系统给出的提示符下输入特定的命令；系统在完成执行该命令后向用户报告执行结果

10、；用户决定下一步操作，如此往复。3. 命令控制界面操作命令进行作业控制脱机和联机3. 命令控制界面操作命令进行作业控制脱机和联机联机控制方式命令种类：环境设置：改变终端用户所在的位置、执行路径等。执行权限管理：控制用户访问系统和读、写、执行有关文件的权限。系统管理：系统维护、开机与关机、增加或减少终端用户、计时收费等。文件管理：管理和控制终端用户的文件，例如：复制、移动或搜索文件等。编辑、编译、链接装配和执行编辑命令：用于帮助用户输入用户文件。通信：在单机系统中，用于主机和终端建立会话信道；网络系统中，还可用于主机与主机之间的信息发送与接收、显示、编辑等工作。资源要求：向系统申请资源。3. 命

11、令控制界面操作命令进行作业控制脱机和联机3. 命令控制界面操作命令进行作业控制脱机和联机联机控制方式与批处理方式联机控制方式使用户直接参与控制作业执行，提高便利性；一些复杂操作，反复输入众多命令对用户来说比较繁琐。批处理：传统的作业控制语言编写的作业说明书方式；不同的交互命令按一定的格式组合后的命令文件方式。3. 命令控制界面操作命令进行作业控制脱机和联机4. Linux与WindowsLinux的命令控制界面Linux 的命令控制都是用图形化的窗口系统以及Shell程序进行的。4. Linux与WindowsLinux的命令控制界面4. Linux与WindowsLinux的命令控制界面Li

12、nux 的命令种类：系统维护及管理命令，例如date、setenv等。文件操作及管理命令，例如ls、find等。进程管理命令，例如kill、at等。磁盘及设备管理命令，例如df、du、mount等。用户管理命令，例如adduser、userdel等。文档操作命令，例如csplit、sort等。网络通信命令，例如netstat、ifconfig等。4. Linux与WindowsLinux的命令控制界面4. Linux与WindowsLinux的命令控制界面Linux 的命令编写shell程序采用批处理的方式：Linux Shell：交互型命令解释程序，允许用户编制带形式参数的批命令文件（She

13、ll脚本）Shell程序的组成：命令或其他Shell程序；位置参数；变量及特殊字符；表达式比较；控制流语句以及函数。4. Linux与WindowsLinux的命令控制界面4. Linux与WindowsLinux的命令控制界面Linux 的命令编写shell程序采用批处理的方式在当前目录下创建一个子目录backup，然后在其中循环地建立当前目录下所有文件的备份。mkdir backupfor file in lsdocp $file backup /$ fileif $?-ne 0; thenecho copying $ file errorfidone4. Linux与WindowsLin

14、ux的命令控制界面mk4. Linux与WindowsLinux的命令控制界面Linux Shell 的优缺点：优点：可定制性强，支持命令广，编写的shell命令又可通过脚本的形式重新组合使用，完成对用户的计算环境定制等。缺点：执行效率低，操作粒度粗，不适合直接操作计算机的存储和I/O等设备。4. Linux与WindowsLinux的命令控制界面4. Linux与WindowsWindows的命令控制界面窗口交互部分：利用鼠标或键盘，通过直观的方式对图形化界面进行操作。命令解释器部分：cmd.exe为用户提供命令控制界面。这些命令一部分继承于MS-DOS一部分来自于Windows自有。4.

15、Linux与WindowsWindows的命令控制界面4. Linux与WindowsWindows的命令控制界面Windows命令分类：系统信息命令，例如Time、Date、Mem和SystemInfo等。系统操作命令，例如Shutdown、Runas和Taskkill等。文件系统命令，例如Copy、Del和Mkdir等。网络通信命令，例如Ping、Netstat和Route等。4. Linux与WindowsWindows的命令控制界面4. Linux与WindowsWindows的命令控制界面Windows命令组合形式：Command1&Command2：Cmd.exe运行第一个命令，然

16、后运行第二个。Command1&Command2：只有第一个命令成功后才运行第二个命令。Command1|Command2：只有第一个命令失败时才运行第二个命令。(Command1&Command2)：用户分组或嵌套多个命令。Command1 parameter1;parameter2：用分号分隔命令参数。4. Linux与WindowsWindows的命令控制界面4. Linux与WindowsWindows的命令控制界面Windows命令使用形式：直接命令行输入命令：运行cmd.exe，在命令提示符下输入命令：Systeminfo&mem，显示当前系统的属性和配置，然后查看当前内存使用情况

17、。使用批处理文件：批处理文件是无格式文件，拓展名：.bat或.cmd，cmd.exe会按照批处理文件中各个命令出现的顺序逐个运行它们。4. Linux与WindowsWindows的命令控制界面4. Linux与WindowsWindows的命令控制界面使用批处理文件实例exam2.bat:echo offmem%1/meminfo.txtecho generate memory info ok!解释：当前命令不现实本身，echo off下面的命令都不显示；%1表示第一个输入参数；将当前内存使用情况保持到以输入参数1为名字的文件夹下的meminfo.txt文件中。4. Linux与Window

18、sWindows的命令控制界面4. Linux与WindowsWindows的命令控制界面使用批处理文件实例exam3.bat:echo offtype %1*.txtecho type ok!解释：将以输入参数1为名字的文件夹下的所有txt文件内容大印到屏幕。4. Linux与WindowsWindows的命令控制界面4. Linux与WindowsWindows的命令控制界面使用批处理文件实例exam1.bat:echo offmkdir testcall exam2.bat testcall exam3.bat testecho call ok!Pause解释：调用exam2.bat和e

19、xam3.bat。4. Linux与WindowsWindows的命令控制界面4. Linux与WindowsWindows的命令控制界面使用批处理文件实例4. Linux与WindowsWindows的命令控制界面5. 系统调用系统调用类别设备管理：用来请求和释放有关设备以及启动设备操作等。文件管理：对文件的读、写、创建和删除等。进程控制：进程创建、进程执行、进程撤销、执行等待和优先级控制等。进程通信：进程之间传递消息或信号。存储管理：调查作业占据内存区的大小、获取作业占据内存区的起始地址等。线程管理：线程的创建、调度、执行和撤销等。5. 系统调用系统调用类别5. 系统调用系统调用流程陷阱处

20、理机构：控制系统调用服务的处理机构。陷阱指令：由于系统调用引起处理机中断的指令。功能号：在操作系统中每个系统调用都对应一个事先分配给定的功能号。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。5. 系统调用系统调用流程5. 系统调用系统调用流程System callsub0sub1subisubn(1)保护处理机现场(2)取系统调用功能号并寻找子程序入口(3)返回A0A1A2入口地址表A0A1AiAn陷阱处理机构5. 系统调用系统调用流程System callsub0su5. 系统调用系统调用参数传递陷阱指令自带参数，参数极为有限。通过有关寄存器来传递参数，寄存器为系统程序和用户程序都

21、能访问的。在内存中开辟专用堆栈区来传递参数，适用于系统调用较多的系统。PSW：反映处理机硬件状态的处理机状态字，在发生陷阱中断时，相应位由用户态转为内存态，避免用户程序直接访问系统程序。5. 系统调用系统调用参数传递5. 系统调用Linux系统调用 核心函数部分：提供系统调用功能的共享代码，驻留在内存中。接口函数部分：提供应用程序API接口，把系统调用号和入口参数地址传送给核心函数。5. 系统调用Linux系统调用5. 系统调用Linux系统调用分类：设备管理的系统调用。申请、释放设备，设备I/O和重定向，设备属性获取及设置，逻辑上连接和释放设备。文件系统操作的系统调用。建立文件，删除文件，打

22、开文件，关闭文件等。进程控制的系统调用。终止或异常终止进程，载入和执行进程，创建和撤销进程，获取和设置进程属性。存储管理的系统调用。申请内存和释放内存。管理用的系统调用。获取和设置日期及时间，获取和设置系统数据。通信的系统调用。建立和断开通信连接，发送和接收消息，传送状态信息，连接和断开远程设备。5. 系统调用Linux系统调用5. 系统调用Linux系统调用例子：#include#include#define SIZE 1void filecopy(char* Infile, char* Outfile)char BufferSIZE;int In_fh,Out_fh,Count;if(In_fh=open(Infile,O_RDONLY)=-1)printf(Opening Infile);if(Out_fh=open(Outfile,(O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC),(S_IRUSR|S_IWUSR)=-1)printf(Opening Outfile);while(Count=read(In_fh,Buffer,sizeof(Buffer)0)