《計算機操作系統(tǒng)教程(第四版)課件：第2章--操作系統(tǒng)用戶界面.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《計算機操作系統(tǒng)教程(第四版)課件：第2章--操作系統(tǒng)用戶界面.ppt（45頁珍藏版）》請在匯文網(wǎng)上搜索。

1、第2章 操作系統(tǒng)用戶界面2.1 簡介 2.2一般用戶的輸入輸出界面 2.3 命令控制界面2.4 Linux與Windows的命令控制界面 2.5 系統(tǒng)調(diào)用 2.6 Linux與Windows的系統(tǒng)調(diào)用本章小結習題2.1 簡介計算機系統(tǒng)用戶分類操作系統(tǒng)為普通用戶與管理員用戶提供不同的用戶界面不同計算機操作系統(tǒng)為用戶提供的界面不同操作系統(tǒng)的操作命令界面稱為命令控制界面圖2.1 一般編程過程2.2 一般用戶的輸入輸出界面一般用戶的輸入輸出界面 2.2.1作業(yè)的定義作業(yè)的定義 在圖2.1中，直到編輯為止的各步都可認為是可由人工獨立完成的(盡管也有許多支撐軟件存在)，但從編輯輸入開始的以下各步卻是在用戶

2、的要求控制下由計算機完成。在一次應用業(yè)務處理過程中，從輸入開始到輸出結束，用戶要求計算機所做的有關該次業(yè)務處理的全部工作稱為一個作業(yè)。作業(yè)由不同的順序相連的作業(yè)步組成。作業(yè)步是在一個作業(yè)的處理過程中，計算機所做的相對獨立的工作。一般來說，每一個作業(yè)步產(chǎn)生下一個作業(yè)步的輸入文件。從系統(tǒng)的角度看，作業(yè)則是一個比程序更廣的概念。它由程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說明書組成。系統(tǒng)通過作業(yè)說明書控制文件形式的程序和數(shù)據(jù)，使之執(zhí)行和操作。而且，在批處理系統(tǒng)中，作業(yè)是搶占內(nèi)存的基本單位。也就是說，批處理系統(tǒng)以作業(yè)為單位把程序和數(shù)據(jù)調(diào)入內(nèi)存以便執(zhí)行。需要說明的是，作業(yè)的概念一般用于早期批處理系統(tǒng)和現(xiàn)在的大型機、巨型機系統(tǒng)中

3、，對于廣為流行的微機和工作站系統(tǒng)，人們一般不太使用作業(yè)的概念。2.2.2 作業(yè)組織如上所述，作業(yè)由三部分組成，即程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說明書。一個作業(yè)可以包含多個程序和多個數(shù)據(jù)集，但必須至少包含一個程序。否則將不成為作業(yè)。作業(yè)中包含的程序和數(shù)據(jù)完成用戶所要求的業(yè)務處理工作。作業(yè)說明書則體現(xiàn)用戶的控制意圖。由作業(yè)說明書在系統(tǒng)中生成一個稱為作業(yè)控制塊(job control block，JCB)的表格。該表格登記該作業(yè)所要求的資源情況、預計執(zhí)行時間和執(zhí)行優(yōu)先級等。從而，操作系統(tǒng)通過該表了解到作業(yè)要求，并分配資源和控制作業(yè)中程序和數(shù)據(jù)的編譯、鏈接、裝入和執(zhí)行等。作業(yè)說明書主要包含三方面內(nèi)容，即作業(yè)的基本描

4、述、作業(yè)控制描述和資源要求描述。作業(yè)基本描述包括用戶名、作業(yè)名、使用的編程語言名、允許的最大處理時間等。而作業(yè)控制描述則大致包括作業(yè)在執(zhí)行過程中的控制方式。資源要求描述包括要求內(nèi)存大小、外設種類和臺數(shù)、處理機優(yōu)先級、所需處理時間、所需庫函數(shù)或實用程序等。作業(yè)說明書的主要內(nèi)容如圖2.2 所示。一般來說，作業(yè)說明書方式主要用在批處理系統(tǒng)中，且各計算機廠家都對自己的系統(tǒng)定義有各自的作業(yè)說明書的格式和內(nèi)容。另外，在微機系統(tǒng)和工作站系統(tǒng)中，人們常用批處理文件或shell程序方式編寫作業(yè)說明書。圖2.2 作業(yè)說明書的主要內(nèi)容2.2.3 作業(yè)輸入輸出方式作業(yè)輸入方式可分為5種，即聯(lián)機輸入方式、脫機輸入方式、

5、直接耦合方式、SPOOLING(Simultaneous Peripheral Operations On-Line)系統(tǒng)和網(wǎng)絡輸入方式。1.聯(lián)機輸入方式大多用在交互式系統(tǒng)中,用戶和系統(tǒng)通過交互會話來輸入作業(yè)。外圍設備直接和主機相連接。一臺主機可以連接一臺或多臺外圍設備。在單臺設備和主機相連接進行作業(yè)輸入時，由于外圍設備的輸入輸出速度遠遠低于CPU處理速度，有可能造成CPU資源的浪費。如果使用多臺外圍設備同時聯(lián)機輸入的話，則又成為下面將要介紹的SPOOLING系統(tǒng)。2.脫機輸入方式又稱為預輸入方式。脫機輸入方式利用低檔個人計算機作為外圍處理機進行輸入處理。在低檔個人機上，用戶通過聯(lián)機方式把作業(yè)

6、首先輸入到后援存儲器，例如磁盤或磁帶上；然后，用戶把裝有輸入數(shù)據(jù)的后援存儲器拿到主機的高速外圍設備上和主機連接，從而在較短的時間內(nèi)完成作業(yè)的輸入工作。3.直接耦合方式保留脫機輸入方式的快速輸入的優(yōu)點,又沒有脫機輸入方式的人工干預的缺點和具有較強靈活性的輸入方式是直接耦合方式。直接耦合方式把主機和外圍低檔機通過一個公用的大容量外存直接耦合起來，從而省去了在脫機輸入中那種依靠人工干預來傳遞后援存儲器的過程。在直接耦合方式中，慢速的輸入輸出過程仍由外圍低檔機自己管理，而對公用存儲器中的大量數(shù)據(jù)的高速讀寫則由主機完成。直接耦合方式的原理如圖2.3所示。圖2.3 直接耦合輸入方式4.SPOOLING系統(tǒng)

7、SPOOLING又可譯作外圍設備同時聯(lián)機操作。SPOOLING系統(tǒng)的工作原理如圖2.4所示。在SPOOLING系統(tǒng)中，多臺外圍設備通過通道或DMA器件和主機與外存連接起來。作業(yè)的輸入輸出過程由主機中的操作系統(tǒng)控制。操作系統(tǒng)中的輸入程序包含兩個獨立的過程，一個過程負責從外部設備把信息讀入緩沖區(qū)；另一個是寫過程,負責把緩沖區(qū)的信息送到外存輸入井中。這里，外圍設備既可以是各種終端,也可以是其他的輸入設備，例如紙帶輸入機或讀卡機等。圖2.4 SPOOLING系統(tǒng)5.網(wǎng)絡輸入方式網(wǎng)絡輸入方式以上述幾種輸入方式為基礎。當用戶需要把在計算機網(wǎng)絡中某一臺主機上輸入的信息傳送到同一網(wǎng)中另一臺主機上進行操作或執(zhí)行

8、時，就構成了網(wǎng)絡輸入方式。因為網(wǎng)絡輸入方式涉及到不同計算機間的通信問題，且該問題的討論已超出了本書的范圍，因此，本書中不準備進一步討論。2.3 命令控制界面操作系統(tǒng)為用戶提供兩個接口界面。一個是系統(tǒng)為用戶提供的各種命令接口界面。用戶利用這些操作命令來組織和控制作業(yè)的執(zhí)行或管理計算機系統(tǒng)。另一個接口是系統(tǒng)調(diào)用。編程人員使用系統(tǒng)調(diào)用來請求操作系統(tǒng)提供服務。操作系統(tǒng)的命令控制界面就是用來組織和控制作業(yè)運行的。使用操作命令進行作業(yè)控制的主要方式有兩種。脫機方式即用戶將作業(yè)的執(zhí)行順序和出錯處理方法一并以作業(yè)控制說明書的方式或命令文件方式提交給系統(tǒng)，由系統(tǒng)按照作業(yè)說明書或命令文件中所規(guī)定的順序控制作業(yè)執(zhí)行

9、。執(zhí)行過程中，用戶無法干涉，只能等待作業(yè)正常執(zhí)行結束或出錯停止之后查看執(zhí)行結果或出錯信息，以便修改作業(yè)內(nèi)容或控制過程。脫機控制方式利用作業(yè)控制語言來編寫表示用戶控制意圖的作業(yè)控制程序，也就是作業(yè)說明書。作業(yè)控制語言的語句就是作業(yè)控制命令。不同的批處理系統(tǒng)提供不同的作業(yè)控制語言。聯(lián)機控制方式不要求用戶填寫作業(yè)說明書，系統(tǒng)只為用戶提供一組鍵盤或其他操作方式的命令。用戶使用系統(tǒng)提供的操作命令和系統(tǒng)會話，交互地控制程序執(zhí)行和管理計算機系統(tǒng)。其工作過程是，用戶在系統(tǒng)給出的提示符下敲入特定的命令，系統(tǒng)在執(zhí)行完該命令后向用戶報告執(zhí)行結果；然后，用戶決定下一步的操作。如此反復，直到作業(yè)執(zhí)行結束。凡是使用過DO

10、S、Windows或UNIX系統(tǒng)的讀者，對聯(lián)機控制方式都應該是不陌生的。與脫機控制方式相比，聯(lián)機控制方式的命令種類要豐富得多。這些命令可大致分為以下幾類:(1)環(huán)境設置。(2)執(zhí)行權限管理。(3)系統(tǒng)管理。(4)文件管理。(5)編輯、編譯、鏈接裝配和執(zhí)行。(6)通信。(7)資源要求。聯(lián)機控制方式大大地方便了用戶。但在某些情況下，用戶反復輸入眾多的命令也會浪費不必要的時間。因此，在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中，大都提供批處理方式和聯(lián)機控制方式。這里，批處理方式既指傳統(tǒng)的作業(yè)控制語言編寫的作業(yè)說明書方式，也指那些把不同的交互命令按一定格式組合后的命令文件方式。近年來，命令控制界面的人機交互方式發(fā)生了革命性變化。

11、無論是Windows系列，還是UNIX系列的操作系統(tǒng)，它們的命令控制界面都是由多窗口的按鈕式圖形界面組成。在這些系統(tǒng)中，命令已被開發(fā)成一條條能用鼠標點擊而執(zhí)行的簡單的菜單或小巧的圖標。而且，用戶也可以在提示符的提示下用普通字符方式輸入各種命令?？梢灶A計，計算機系統(tǒng)的命令控制界面將會越來越方便和越來越擬人化。2.4 Linux與Windows的命令控制界面 2.4.1 Linux的命令控制界面 圖圖2.5 Ubuntu系統(tǒng)的窗口界面示例系統(tǒng)的窗口界面示例常用linux命令cp file1 file2 文件復制cat file1 在屏幕上打印文件pwd 顯示當前工作目錄ls 列出目錄內(nèi)容mkdir

12、 創(chuàng)建目錄rmdir 刪除目錄cd 改變目錄vi 編輯文件：wq filename 保存文件：q!不保存退出Gcc test.c 編譯test.c 生成a.out 文件./a.out 運行a.outFind/-name ls 在根目錄下查找ls文件Grep F test/etc/passwd 查找test用戶建立并且運行一個腳本 執(zhí)行腳本 正好自己寫一下腳本。建立一個目錄/scripts 來存放你的腳本將會是個好主意。把此目錄添加到 PATH 變量中：export PATH=$PATH:/scripts 這是執(zhí)行腳本最普通的方法。在子shell中一般都是這么執(zhí)行腳本。建立在子shell中的變量

13、，函數(shù)和別名等只有子shell使用。當那個shell退出，父shell重新得到控制的時候，所有的東西都被清空，腳本對shell狀態(tài)所作的改變耶全部清除。如果你沒有把 scripts的目錄放到PATH里面，當前目錄也不在PATH變量中，那么你可以這樣來執(zhí)行腳本：./script_name.sh 腳本基礎 哪個Shell來執(zhí)行腳本？當在子shell運行腳本時，你應該定義哪個shell來運行腳本，你編寫的腳本的shell類型可能不是你系統(tǒng)默認的，所以用錯誤的shell來運行你輸入的命令可能最終出錯。第一行決定了啟動的shell，第一行的開始2個字符應該是#!，然后緊跟解釋后面命令的shell的路徑。

14、空白行也被認為是一行，所以不要讓你的腳本以空白行開始。出于本教程的考慮，所有的腳本都這樣開頭：#!/bin/bash 和先前提到過的一樣，這樣表明Bash可以在/bin 里面找到。加入注釋 你應該知道事實上你不會閱讀你自己腳本的唯一的一個人。很多用戶和系統(tǒng)管理員運行別人編寫的腳本。如果他們想知道你是如何做到的，注釋能很好的提醒讀者。注釋也同樣讓你自己更方便。你一定閱讀了很多幫助頁面通過腳本中的一些命令來得到特定的結果。如果不對腳本加上注釋，幾個星期或者幾個月后你需要更改你的腳本，你會忘記腳本做了些什么事，你怎么做的和為什么要這么做。2.4.2Windows的命令控制界面2.5 系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用

15、是操作系統(tǒng)提供給編程人員的唯一接口。編程人員利用系統(tǒng)調(diào)用,在源程序一級動態(tài)請求和釋放系統(tǒng)資源，調(diào)用系統(tǒng)中已有的系統(tǒng)功能來完成那些與機器硬件部分相關的工作以及控制程序的執(zhí)行速度等。因此，系統(tǒng)調(diào)用像一個黑箱子那樣，對用戶屏蔽了操作系統(tǒng)的具體動作而只提供有關的功能。事實上，命令控制界面也是在系統(tǒng)調(diào)用的基礎上開發(fā)而成的。系統(tǒng)調(diào)用大致可分為如下幾類:(1)設備管理。該類系統(tǒng)調(diào)用被用來請求和釋放有關設備、以及啟動設備操作等。(2)文件管理。對文件的讀、寫、創(chuàng)建和刪除等。(3)進程控制。進程是一個在功能上獨立的程序的一次執(zhí)行過程。進程控制的有關系統(tǒng)調(diào)用包括進程創(chuàng)建、進程執(zhí)行、進程撤消、執(zhí)行等待和執(zhí)行優(yōu)先級控

16、制等。(4)進程通信。該類系統(tǒng)調(diào)用被用在進程之間傳遞消息或信號。(5)存儲管理。包括調(diào)查作業(yè)占據(jù)內(nèi)存區(qū)的大小、獲取作業(yè)占據(jù)內(nèi)存區(qū)的始址等。(6)線程管理。包括線程的創(chuàng)建、調(diào)度、執(zhí)行、撤銷等。不同的系統(tǒng)提供有不同的系統(tǒng)調(diào)用。一般，每個系統(tǒng)為用戶提供幾十到幾百條系統(tǒng)調(diào)用。為了提供系統(tǒng)調(diào)用功能，操作系統(tǒng)內(nèi)必須有事先編制好的實現(xiàn)這些功能的子程序或過程。顯然，這些程序或過程是操作系統(tǒng)程序模塊的一部分，且不能直接被用戶程序調(diào)用。而且，為了保證操作系統(tǒng)程序不被用戶程序破壞，一般操作系統(tǒng)都不允許用戶程序訪問操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序和數(shù)據(jù)。那么，編程人員給定了系統(tǒng)調(diào)用名和參數(shù)之后是怎樣得到系統(tǒng)服務的呢?這需要有一個類似于硬件中斷處理的中斷處理機構。當用戶使用系統(tǒng)調(diào)用時，產(chǎn)生一條相應的指令，處理機在執(zhí)行到該指令時發(fā)生相應的中斷，并發(fā)出有關信號給該處理機構。該處理機構在收到了處理機發(fā)來的信號后，啟動相關的處理程序去完成該系統(tǒng)調(diào)用所要求的功能。在系統(tǒng)中為控制系統(tǒng)調(diào)用服務的機構稱為陷阱(trap)處理機構。與此相對應，把由于系統(tǒng)調(diào)用引起處理機中斷的指令稱為陷阱指令(或稱訪管指令)。在操作系統(tǒng)中，每個系統(tǒng)調(diào)用都對應一個