用户接口.pptx

第第2章章 操作系统用户界面操作系统用户界面 作作业的基本概念的基本概念批批处理操作系理操作系统的作的作业管理管理交互式系交互式系统的命令控制界面的命令控制界面系系统调用用思考思考什么是作什么是作业？什么是命令控制界面？什么是命令控制界面？什么是系什么是系统调用？用？3.1 作业的基本概念作业的基本概念1.作作业 用用户在在一一次次计算算过程程中中，或或者者一一次次事事务处理理过程程中中，要求要求计算机系算机系统所做工作的所做工作的总称称2.作业步作业步一个作业可划分成若干部分，称为一个作业步一个作业可划分成若干部分，称为一个作业步3.作业流作业流由多个作业组成的工作流程由多个作业组成的工作流程典型的作业步典型的作业步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可执可执行程行程序序源程序源程序输入数据输入数据子程序子程序库函数库函数动态库函数动态库函数计算结果计算结果编辑（输入，修改）源程序编辑（输入，修改）源程序编译编译连接连接运行运行成功成功编辑（输入，修改）另一源程序编辑（输入，修改）另一源程序是是否否典型的作业流一个作业另一个作业3.2 批处理系统的作业管理批处理系统的作业管理在在批批处处理理系系统统中中，作作业业是是抢抢占占内内存存的的基基本本单单位位。也也就就是是说说，批批处处理理系系统统以以作作业业为为单单位位把把程程序序和和数数据据调调入内存以便执行。入内存以便执行。从从系系统统的的角角度度看看，作作业业则则是是一一个个比比程程序序更更广广的的概概念念。它它由由程程序序、数数据据和和作作业业说说明明书书组组成成。系系统统通通过过作作业业说说明明书书控控制制文文件件形形式式的的程程序序和和数数据据，使使之之执执行行和和操操作。作。3.2.1 作业说明书作业说明书1作作业说明明书:表达用表达用户对作作业的控制意的控制意图内容：内容：作作业的基本描述的基本描述作作业控制描述控制描述资源要求描述源要求描述3.2.2 作业控制块作业控制块1作作业控制控制块（JCB：Job Control Block）作作业控制控制块是批是批处理作理作业存在的存在的标志志其其中中保保存存有有系系统对于于作作业进行行管管理理所所需需要要的的全部信息全部信息它它们被保存于磁被保存于磁盘区域中区域中（1）作业控制块的内容）作业控制块的内容作业控制块中所包含的信息数量及内容因系统而异作业控制块中所包含的信息数量及内容因系统而异作业标知作业标知用户名称用户名称用户帐号用户帐号调度信息调度信息资源需求资源需求作业状态作业状态作业类别作业类别输入井地址输入井地址输出井地址输出井地址进入系统时间进入系统时间开始处理时间开始处理时间作业完成时间作业完成时间作业退出时间作业退出时间资源使用情况资源使用情况（2 2）作业控制块的建立）作业控制块的建立 当作当作业开始由开始由输入入设备向磁向磁盘传输时系系统输入程序入程序为其建立一个作其建立一个作业控制控制块并并进行初始化行初始化初始化的大部分信息取自作初始化的大部分信息取自作业说明明书（3）作业控制块的使用）作业控制块的使用需要需要访问作作业控制控制块的程序的程序系系统输入程序入程序作作业调度程序度程序作作业控制程序控制程序系系统输出程序等出程序等（4 4）作业控制块的撤消）作业控制块的撤消作作业完成后，其作完成后，其作业控制控制块由系由系统输出程序撤消出程序撤消作作业控制控制块被撤消后其作被撤消后其作业也不复存在也不复存在 作作业在系在系统中存在与否的唯一中存在与否的唯一标志是（志是（C）。）。A、源程序、源程序 B、作、作业说明明书 C、作、作业控制控制块 D、目的程序、目的程序当作当作业进入完成状入完成状态，操作系，操作系统（B ）。）。A将将删除除该作作业并并收收回回其其所所占占资源源，同同时输出出结果果 B将将该作作业的的控控制制块从从当当前前作作业队列列中中删除除，收收回其所占回其所占资源，并源，并输出出结果果 C将收回将收回该作作业所占所占资源并源并输出出结果果 D将将输出出结果并果并删除内存中的作除内存中的作业3.2.3 作业的输入作业的输入 作作业的的输入入将将作作业程程序序、数数据据和和作作业说明明书从从输入入设备（例如（例如键盘）输入到外存，并形成初始信息入到外存，并形成初始信息1作业输入方式作业输入方式联机输入方式联机输入方式脱机输入方式脱机输入方式直接耦合方式直接耦合方式SPOOLing系统系统思考：这几种方式有何区别与联系？思考：这几种方式有何区别与联系？（1）联机输入方式）联机输入方式用用户和系和系统通通过交互会交互会话来来输入作入作业外外围设备直接和主机直接和主机连接接（2）脱机输入方式）脱机输入方式为了解决单台设备联机输入时的为了解决单台设备联机输入时的CPU浪费问题浪费问题（3）直接耦合方式）直接耦合方式 把把主主机机和和外外围低低档档机机通通过一一个个公公用用的的大大容容量量外外存存直直接耦合起来接耦合起来主主 机机公用存储器公用存储器低档低档PC机机低档低档PC机机（4）SPOOLing系统系统 SPOOLing系统工作原理系统工作原理全称：全称：Simultaneous Peripheral Operations On-Line含义：含义：同时的外围设备联机操作（假脱机技术）同时的外围设备联机操作（假脱机技术）包括：包括：输入程序模块输入程序模块输出程序模块输出程序模块作业调度程序作业调度程序SPOOLing系统工作原理（续系统工作原理（续1）作作业执行行前前用用慢慢速速设备将将作作业预先先输入入到到后后援援存存储器（如磁器（如磁盘、磁鼓，称、磁鼓，称为输入井）中，称入井）中，称为预输入入作作业运行后，使用数据运行后，使用数据时，从，从输入井中取出入井中取出作作业执行行不不必必直直接接启启动外外设输出出数数据据，只只需需将将这些些数据写入数据写入输出井中出井中作作业全全部部运运行行完完毕，再再由由外外设输出出全全部部数数据据和和信信息息，称称为缓输出出实现了了对作作业输入、入、组织调度和度和输出的出的统一管理一管理使使外外设在在CPU直直接接控控制制下下，与与CPU并并行行工工作作（称称为假脱机）假脱机）输入装置输入装置输出装置输出装置通通道道通通道道输出装置输出装置输出装置输出装置通通 道道 主机系统主机系统输入管输入管 输出管输出管理模块理模块 理模块理模块外外 设设输入井输入井 输出井输出井 SPOOLing系统系统批批处理作理作业进入入计算机系算机系统时必必须提交（提交（BCE）A 可可执行文件行文件B 作作业控制控制控制控制说明明书C 源程序源程序D 作作业所需所需资源源E 运行运行时的数据的数据3.3 交互式系统的命令控制界面交互式系统的命令控制界面3.3.1 概述概述1.命令控制界面命令控制界面 在在操操作作系系统与与计算算机机用用户之之间提提供供易易于于理理解解的的双双向向通信机制通信机制基本任基本任务：解解释命令，命令，传送命令以便送命令以便执行行接受系接受系统信息，提交信息，提交给用用户2命令语言命令语言命令命令语言言规定由定由OS执行的一系列操作行的一系列操作在在一一般般的的命命令令语言言中中，用用户通通过打打入入称称为命命令令行行的的一行指令来一行指令来规定每一个定每一个动作作每一命令行以命令开始，它每一命令行以命令开始，它标识所要所要执行的操作行的操作多多数数命命令令行行中中要要给出出一一些些参参数数,每每一一命命令令语句句实际上是上是带有参数的一个有参数的一个过程程调用用一个命令一个命令语言通常提供下列几言通常提供下列几组命令：命令：（1）系）系统访问命令命令登登录命令，如，命令，如，login等等撤离命令，如，撤离命令，如，logout等等（2）文件管理命令）文件管理命令（3）编辑、编译和和执行命令行命令（4）询问命令命令（5）操作）操作员专用命令用命令命令语言命令语言（续（续1）典型命令典型命令实例：例：（1）UNIX系系统：ls l（2）DOS系系统 dir c:（3）VAX/VMS run mypro命令语言命令语言（续（续2）3交互式系统的历史与展望交互式系统的历史与展望六六十十年年代代中中期期：问答答式式对话、文文本本菜菜单或或命命令令语言言，基于命令行界面的交互式系基于命令行界面的交互式系统七七十十、八八十十年年代代：图形形用用户界界面面时代代，形形成成WIMP标准准，以以窗窗口口（windows）、图标（icon）、菜菜单（menu）、指指点点装装置置（pointing device）为基基础的交互式系的交互式系统，实际行行动代替复代替复杂语法法未来的交互式系未来的交互式系统必将是多通道的必将是多通道的 通通过各各种种不不同同的的人人体体通通道道，如如语音音、手手势、身身体体语言等交互，大大提高交互的自然性和高效性言等交互，大大提高交互的自然性和高效性 遵遵循循以以人人为中中心心的的自自然然交交互互特特点点，实现人人与与系系统的的无障碍自然交互无障碍自然交互交互式系交互式系统的特点是（的特点是（BCE）A 成批成批处理理B 采用人机采用人机对话方式方式C 多道多道处理理D 自自动控制控制E 交互性交互性 用用户在在自自己己的的用用户终端端上上连续键入入组成成作作业的的若若干干命命令令，无无需需等等待待一一条条命命令令是是否否执行行完完毕。所所键入入的的命命令令形形成成了了一一道道命命令令串串，存存储在在一一个个系系统缓冲冲区区中中，由由操操作作系系统自自动地地对这些些命命令令逐逐步步提提取取并并解解释进行行，最最后后向向用用户提提供供处理理结果果。在在这样的的多多用用户、多多作作业、多多命命令令串串的的系系统中中，前前后后台台作作业的的执行行调度度（A）。）。A、完全由操作系、完全由操作系统自自动完成，无需用完成，无需用户干干预 B、全由用、全由用户完成完成C、由系、由系统和用和用户干干预结合完成合完成 3.4 系统调用系统调用3.4.1 系系统调用用简介介系系统调用用，是是用用户在在程程序序中中调用用操操作作系系统所所提提供供的的一些子功能一些子功能这是特殊的是特殊的过程程调用，由特殊的机器指令用，由特殊的机器指令实现这个指令个指令还将系将系统转入核心入核心态（管（管态）系系统调用用程程序序是是一一个个低低级过程程，只只能能由由汇编语言言直直接接访问系系统调用是操作系用是操作系统提供提供给编程人程人员的唯一接口的唯一接口利利用用系系统调用用，动态请求求和和释放放系系统资源源，完完成成与与硬件相关的工作以及控制程序的硬件相关的工作以及控制程序的执行等行等 每每个个操操作作系系统都都提提供供几几百百种种系系统调用用，包包括括：外外存存文文件件与与目目录的的读写写，各各种种I/O设备的的使使用用，在在程程序序中中启启动另另一一个个程程序序，查询和和统计系系统资源源使使用用情情况况等等等等实际上上系系统调用用语句句本本身身是是硬硬件件提提供供的的（机机器器指指令令），但其所，但其所调用的功能是操作系用的功能是操作系统提供的提供的每每种种机机器器的的机机器器指指令令集集中中都都有有一一条条系系统调用用指指令令（访管指令），例如：管指令），例如：INT指令指令例子：打印例子：打印5个字符个字符 char buff4=“abcde”;for(i=4;i=0;i-)printf(buffi);系统调用的例子系统调用的例子INT.printf的目标代码的目标代码INTi=4i+.INOUT.程序段编译链接程序段编译链接产生的可执行代码产生的可执行代码操作系统操作系统内部代码内部代码嵌入后嵌入后该系统调该系统调用的操作用的操作系统内部系统内部实现代码实现代码.功能号功能号 地址地址显显 示示打打 印印读文件读文件.OS的系统调用分支表的系统调用分支表OS代码代码显示显示打印打印读文件读文件OSINT.用户程序用户程序3.4.2 系统调用的处理过程系统调用的处理过程为了保了保证OS不被用不被用户程序破坏程序破坏不允不允许用用户程序程序访问OS的系的系统程序和数据程序和数据那么，怎那么，怎样得到系得到系统服服务的呢？的呢？需要有一个需要有一个类似于硬件中断似于硬件中断处理的理的处理机构理机构当用当用户使用操作系使用操作系统调用用时，产生一条相生一条相应的指令的指令处理理机机在在执行行到到该指指令令时发生生相相应的的中中断断，并并发出出有有关的信号关的信号给该处理机构理机构该处理理机机构构在在收收到到了了处理理机机发来来的的信信号号后后，启启动相相关关的的处理程序去完成理程序去完成该系系统调用所要求的功能用所要求的功能 system call 入口地址表入口地址表 (1)保护处理保护处理现场现场(2)取系统调取系统调用功能号并用功能号并寻找子程序寻找子程序入口入口(3)返回返回A0A1Ai AnA0 A1AiAnSub0Sub1SubiSubn 用户程序用户程序 陷入处理机构陷入处理机构 系统子程序系统子程序系统调用的处理过程系统调用的处理过程3.4.3 Win32 应用程序接口应用程序接口在在Windows中中，定定义了了一一系系列列程程序序(应用用程程序序接接口口Win32 API)，提供，提供OS服服务这个个接接口口（部部分分）支支持持Win95 以以后后的的Windows版版本本Win32 API调用的种用的种类非常多，以千非常多，以千计算算在在Windows中中不不可可能能分分辨辨出出哪哪些些是是系系统调用用（被被内内核核执行），哪些是用行），哪些是用户空空间的的库调用（不涉及硬件）用（不涉及硬件）下列下列C语言言库函数哪些涉及系函数哪些涉及系统调用（）用（）A sin（）（）B printf（）（）C abs（）（）D sqrt（）（）E getch()总结总结什么是作什么是作业？作作业的的组成和成和标识？作作业的的输入方式及各自特点？入方式及各自特点？命令控制界面的命令控制界面的类别？系系统调用的原理？用的原理？