第2章操作系统用户界面

第2章操作系统用户界面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。第2章操作系统用户界面作业的基本概念作业的建立命令控制界面接口系统调用作业的基本概念作业的定义从用户的角度，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。作业由不同的顺序相连的作业步组成。作业步是计算机所做的一个相对独立的工作。作业的基本概念作业的定义从系统的角度，作业由程序、数据和作业说明书组成。在批处理系统中，系统是以作业为单位把程序和数据调入内存执行的。作业的概念常用在批处理系统中。作业的建立

作业的组织作业说明书体现用户的控制意图。由作业说明书在系统中生成一个称为作业控制块(jobcontrolblock，JCB)的表格。

JCB包含三方面内容，即基本描述、控制描述和资源要求描述。作业的建立作业的建立

作业的组织作业说明书主要实现批处理的控制，不同计算机厂家都有各自的作业说明书的格式和内容。在微机系统中，人们常用批处理文件或shell程序方式编写作业说明书。尤其在Unix类系统中shell程序设计也很重要。作业的建立过程一个作业的建立过程包括两个子过程：

作业的输入：输入数据、程序、作业说明书等；

JCB的建立：申请创建作业的JCB，标志着系统中存在该作业。作业的建立作业输入方式常分为三种，即联机输入方式、脱机输入方式、SPOOLING系统。

1）联机输入方式用户和系统通过交互会话来输入作业外围设备直接和主机相连接作业的建立作业输入方式

2）脱机输入方式称为预输入方式。为了解决单台设备联机输入时的CPU浪费问题，利用辅机作为外围处理机进行输入处理。在辅机上，将作业输入到高速设备磁盘或磁带上；再把磁盘与主机联机输入作业。作业的建立作业输入方式

3）SPOOLING系统

SPOOLING（SimultaneousPeripheralOperationsOn-Line），即同时的外围设备联机操作，也称假脱机。其工作原理如图2.4所示。作业的建立作业的建立技术支持：通道技术和中断技术SPOOLING结构作业输入方式

3）SPOOLING系统

在SPOOLING系统中，作业的输入输出过程由主机控制、通道操作完成，需由中断技术支持。作业的建立作业的建立输入状态完成状态后备状态运行状态作业控制进程…输入设备数据源程序输出设备作业说明书输入井运行等待就绪输出井输入程序输出程序作业调度进程调度作业的执行周期与状态转换图

作业输入方式

3）SPOOLING系统

组成硬件：大容量外存（磁盘）软件：

预输入程序：I/O→输入井；

作业调度程序：选择后备作业进入内存；

井读程序：输入井→内存；

井写程序：内存→输出井；

缓输出程序：输出井→

I/O;作业的建立井管理程序操作系统的命令控制界面就是用来组织和控制作业运行的。包括脱机和联机方式。

脱机方式：用户以作业控制说明书方式或命令文件方式提交给系统，由系统按照作业说明书或命令文件中所规定的顺序控制作业执行。

如：Linux系统下shell程序。命令控制界面接口

联机方式：用户直接使用操作命令与系统进行交互式会话完成系统的控制和管理。

Windows用户日常操作都属于联机方式。在现代操作系统中，大都提供脱机（批处理）方式和联机控制方式。命令控制界面接口

系统调用是操作系统提供给编程人员的唯一接口，有助于提高了OS的安全性。利用系统调用，用户程序可以动态请求和释放系统资源，完成与硬件相关的工作以及控制程序的执行等。

OS中系统调用服务机构称为陷入(trap)处理机构。与此对应，把由于系统调用引起处理机中断的指令称为陷入指令(或称访管指令)。系统调用接口系统调用接口系统调用的执行过程系统调用的处理步骤首先，将处理机状态由用户态转为系统态；之后，由硬件和内核程序进行系统调用的一般性处理，即首先保护被中断进程的CPU环境，将处理机状态字PSW、程序计数器PC、系统调用号、用户栈指针以及通用寄存器内容等，压入堆栈；然后，将用户定义的参数传送到指定的地方保存起来。其次，是分析系统调用类型，转入相应的系统调用处理子程序。最后，在系统调用处理子程序执行完后，应恢复被中断的或设置新进程的CPU现场，然后返回被中断进程或新进程，继续往下执行。系统调用的类型1.进程控制类系统调用创建和终止进程的系统调用。(2)获得和设置进程属性的系统调用。(3)等待某事件出现的系统调用。2.文件操纵类系统调用创建和删除文件。(2)打开和关闭文件。(3)读和写文件。3.进程通信类系统调用在OS中经常采用两种进程通信方式，即消息传递方式和共享存储区方式。当系统中采用消息传递方式时，在通信前，必须先打开一个连接。为此，应由源进程发出一条打开连接的系统调用openconnection,而目标进程则应利用接受连接的系统调用acceptconnection表示同意进行通信；然后，在源和目标进程之间便可开始通信。可以利用发送消息的系统调用sendmessage或者用接收消息的系统调用receivemessage来交换信息。通信结束后，还须再利用关闭连接的系统调用closeconnection结束通信。

特权指令与CPU运行状态特权指令指只能由操作系统使用的指令。用户态：也称常态、目态、外壳态，即CPU执行用户程序，不允许执行特权指令。系统态：也称特态、管态、核心态，即CPU执行系统程序，可执行所有指令。

系统调用接口系统调用与一般过程调用的比较

相同点：改变指令流程；重复执行和公用；改变指令流程后需要返回原处；

系统调用接口系统调用与一般过程调用的比较不同点：

运行在不同的系统状态：一般过程调用，其调用程序和被调用程序都运行在相同状态，核心态或用户态；系统调用，调用程序在用户态，被调用程序在系统态。进入方式不同：利用int或trap指令进行系统调用；利用call或jmp

指令进入普通的过程调用。系统调用接口自学要求：

UNIX的发展历史

UNIX的特点

UNIX的接口UNIX用户界面习题什么是作业和作业步?作业由哪几部分组成?叙述SPOOLING系统的