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1、1.3操作系統(tǒng)提供服務(wù)和用戶(hù)接口1.3.1操作系統(tǒng)提供基本服務(wù)1.3.2操作系統(tǒng)提供用戶(hù)接口1.3.3程序接口與系統(tǒng)調(diào)用1.3.4操作接口與系統(tǒng)程序第1頁(yè)1.3.1操作系統(tǒng)提供基本服務(wù)操作系統(tǒng)提供基本服務(wù) 創(chuàng)建程序創(chuàng)建程序 執(zhí)行程序執(zhí)行程序 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)I/O I/O 信息存取信息存取 通信服務(wù)通信服務(wù) 錯(cuò)誤檢測(cè)和處理錯(cuò)誤檢測(cè)和處理 還含有另外一些功效還含有另外一些功效:資源分配，統(tǒng)計(jì)，資源分配，統(tǒng)計(jì)，保護(hù)。保護(hù)。第2頁(yè)操作系統(tǒng)提供用戶(hù)接口操作系統(tǒng)提供用戶(hù)接口(1)用戶(hù)和操作系統(tǒng)間兩種接口系統(tǒng)調(diào)用操作命令或JCL操作系統(tǒng)裸機(jī)(操作接口)(程序接口)第3頁(yè)操作系統(tǒng)提供用戶(hù)接口(2)程程 序序 接接

2、口口 又又 稱(chēng)稱(chēng) 應(yīng)應(yīng) 用用 編編 程程 接接 口口 API（ApplicationProgrammingInterface），允許運(yùn)行程序調(diào)用操作系統(tǒng)服務(wù)和功效。程 序 接 口 由 一 組 系 統(tǒng) 調(diào) 用（SystemCall)）組成，用戶(hù)程序使用“系統(tǒng)調(diào)用”就可取得操作系統(tǒng)底層服務(wù)，使用或訪問(wèn)系統(tǒng)各種軟硬件資源。第4頁(yè)操作系統(tǒng)提供用戶(hù)接口(3)在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言(如C語(yǔ)言)中，往往提供與各系統(tǒng)調(diào)用對(duì)應(yīng)庫(kù)函數(shù)，應(yīng)用程序可經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)庫(kù)函數(shù)來(lái)使用系統(tǒng)調(diào)用，庫(kù)函數(shù)目標(biāo)是隱藏訪管指令細(xì)節(jié)，使系統(tǒng)調(diào)用更象過(guò)程調(diào)用，但普通地說(shuō)，庫(kù)函數(shù)屬于用戶(hù)程序而非系統(tǒng)程序。操作系統(tǒng)為用戶(hù)提供系統(tǒng)調(diào)用也出于安全和效率考慮，使

3、得用戶(hù)態(tài)程序不能自由地訪問(wèn)內(nèi)核關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或直接訪問(wèn)硬件資源。第5頁(yè)操作系統(tǒng)提供用戶(hù)接口(4)UNIX/Linux系統(tǒng)程序、庫(kù)函數(shù)、系統(tǒng)調(diào)用分層關(guān)系操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)(進(jìn)進(jìn)程程管管理理、存存放放管管理理、文文件件管管理理、設(shè)設(shè)備備管管理理等等)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)(打打開(kāi)開(kāi)、關(guān)關(guān)閉閉、讀讀、寫(xiě)寫(xiě)、創(chuàng)創(chuàng)建建、撤撤消消等等)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)程序標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)程序(實(shí)用程序?qū)嵱贸绦?(匯編、編譯、編輯、匯編、編譯、編輯、ShellShell等等)用戶(hù)用戶(hù)用戶(hù)接口用戶(hù)接口庫(kù)函數(shù)庫(kù)函數(shù)接口接口系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用接口接口硬件硬件(處理器、存放器、磁盤(pán)、打印機(jī)、終端等處理器、存放器、磁盤(pán)、打印機(jī)、終端等)用戶(hù)態(tài)核心態(tài)第6頁(yè)操

4、作系統(tǒng)提供用戶(hù)接口(5)操操作作接接口口又又稱(chēng)稱(chēng)作作業(yè)業(yè)級(jí)級(jí)接接口口，操作系統(tǒng)為用戶(hù)提供操作控制計(jì)算機(jī)工作和提供服務(wù)伎倆集合，通常有操作控制命令、圖形操作界面(命令)、以及批處理系統(tǒng)提供作業(yè)控制語(yǔ)言(命令)等等。第7頁(yè)操作系統(tǒng)提供用戶(hù)接口(6)Windows支持API三個(gè)組件：Kernel包含了多數(shù)操作系統(tǒng)函數(shù)，如內(nèi)存管理、進(jìn)程管理；User集中了窗口管理函數(shù)，如窗口創(chuàng)建、撤消、移動(dòng)、對(duì)話(huà)等相關(guān)函數(shù)；GDI提供畫(huà)圖函數(shù)、打印函數(shù)。Windows將三個(gè)組件置于動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)DLL中。第8頁(yè)操作系統(tǒng)提供用戶(hù)接口(7)Win32API和UNIX/Linux系統(tǒng)調(diào)用粗略對(duì)應(yīng)關(guān)系UNIX/LinuxWin3

5、2UNIX/LinuxWin32說(shuō)明說(shuō)明說(shuō)明說(shuō)明forkCreatProcessforkCreatProcess創(chuàng)建進(jìn)程創(chuàng)建進(jìn)程waitpidWaitForSingleObjectwaitpidWaitForSingleObject等候進(jìn)程終止等候進(jìn)程終止open/closeCreatFile/CloseHandleopen/closeCreatFile/CloseHandle創(chuàng)建或打開(kāi)創(chuàng)建或打開(kāi)/關(guān)閉文件關(guān)閉文件read/writeReadFile/WriteFileread/writeReadFile/WriteFile讀讀/寫(xiě)文件寫(xiě)文件lseekSetFilePointerlseekSe

6、tFilePointer移動(dòng)文件指針移動(dòng)文件指針mkdir/rmdirCreat/RemoveDirectorymkdir/rmdirCreat/RemoveDirectory建立建立/刪除目錄刪除目錄statGetFileAttributesExstatGetFileAttributesEx取得文件屬性取得文件屬性第9頁(yè)1.3.3程序接口與系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用(1)(1)1.1.系統(tǒng)調(diào)用分類(lèi)系統(tǒng)調(diào)用分類(lèi)1)進(jìn)程和作業(yè)管理：2)文件操作：3)設(shè)備管理：4)內(nèi)存管理：5)信息維護(hù)：6)通信：第10頁(yè)系統(tǒng)調(diào)用(2)2.系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵點(diǎn)系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵點(diǎn)一.是編寫(xiě)系統(tǒng)調(diào)用處理程序；二.是設(shè)計(jì)一

7、張系統(tǒng)調(diào)用入口地址表，每個(gè)入口地址都指向一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用處理程序，有系統(tǒng)還包含系統(tǒng)調(diào)用自帶參數(shù)個(gè)數(shù)；三.是陷入處理機(jī)制需開(kāi)辟現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)區(qū)，以保留發(fā)生系統(tǒng)調(diào)用時(shí)處理器現(xiàn)場(chǎng)。第11頁(yè)系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用(3)(3)系統(tǒng)調(diào)用處理過(guò)程SystemCall用戶(hù)程序A0SUB0SUB1SUBiSUBnA1AiAn系統(tǒng)調(diào)用處理子程序取系統(tǒng)功效號(hào)找入口地址表對(duì)應(yīng)入口地址結(jié)束處理恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)A0A1AiAn保護(hù)CPU現(xiàn)場(chǎng)陷入指令系統(tǒng)調(diào)用陷入機(jī)構(gòu)入口地址表第12頁(yè)系統(tǒng)調(diào)用(4)系統(tǒng)調(diào)用參數(shù)傳遞一是由訪管指令或陷入指令自帶參數(shù)，直接參數(shù)間接參數(shù)二是經(jīng)過(guò)CPU通用存放器傳遞參數(shù)，或在內(nèi)存一個(gè)塊或表中存放參數(shù)，其首地址送入存放器，實(shí)

8、現(xiàn)參數(shù)傳遞。三是在內(nèi)存中開(kāi)辟專(zhuān)用堆棧區(qū)域傳遞參數(shù)。第13頁(yè)系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用(5)(5)傳遞參數(shù)一個(gè)方法系統(tǒng)調(diào)用8處理子程序操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)X:參數(shù)LOADAddRXSystemCall8XX從表X取參數(shù)存放器第14頁(yè)系統(tǒng)調(diào)用(6)Linux系統(tǒng)調(diào)用Linux系統(tǒng)調(diào)用由兩部分組成：關(guān)鍵函數(shù)關(guān)鍵函數(shù)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)用功效(內(nèi)核)代碼。接口函數(shù)接口函數(shù)是提供給應(yīng)用程序API,以庫(kù)函數(shù)形式存在Linuxlib.a中。第15頁(yè)系統(tǒng)調(diào)用(7)Linux系統(tǒng)調(diào)用控制程序功效系統(tǒng)調(diào)用控制程序功效(1)(1)取系統(tǒng)調(diào)用號(hào)，檢驗(yàn)正當(dāng)性；取系統(tǒng)調(diào)用號(hào)，檢驗(yàn)正當(dāng)性；(2)(2)建立調(diào)用堆棧，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)信息；建立調(diào)用堆棧，保

9、護(hù)現(xiàn)場(chǎng)信息；(3)(3)依據(jù)系統(tǒng)調(diào)用號(hào)定位關(guān)鍵函數(shù)地址；依據(jù)系統(tǒng)調(diào)用號(hào)定位關(guān)鍵函數(shù)地址；(4)(4)依據(jù)通用存放器內(nèi)容，從用戶(hù)棧中取依據(jù)通用存放器內(nèi)容，從用戶(hù)棧中取入口參數(shù)；入口參數(shù)；(5)(5)關(guān)鍵函數(shù)執(zhí)行，把結(jié)果返回應(yīng)用程序；關(guān)鍵函數(shù)執(zhí)行，把結(jié)果返回應(yīng)用程序；(6)(6)執(zhí)行退棧操作，判別調(diào)度程序執(zhí)行退棧操作，判別調(diào)度程序schedulerscheduler是否要被執(zhí)行。是否要被執(zhí)行。第16頁(yè)系統(tǒng)調(diào)用(8)系統(tǒng)調(diào)用與過(guò)程系統(tǒng)調(diào)用與過(guò)程(函數(shù)函數(shù))調(diào)用區(qū)分調(diào)用區(qū)分一一 是調(diào)用形式是調(diào)用形式二二是被調(diào)用代碼位置是被調(diào)用代碼位置三三是提供方式是提供方式四四是調(diào)用實(shí)現(xiàn)是調(diào)用實(shí)現(xiàn)第17頁(yè)1.3.4操

10、作接口與系統(tǒng)程序(1)操操作作接接口口又稱(chēng)作業(yè)(或功效)級(jí)接口，是操作系統(tǒng)為用戶(hù)操作控制計(jì)算機(jī)工作和提供服務(wù)伎倆集合，通常可借助操作控制命令、圖形操作界面(命令)、以及作業(yè)控制語(yǔ)言(命令)等來(lái)實(shí)現(xiàn)。第18頁(yè)操作接口與系統(tǒng)程序(2)1.作作業(yè)業(yè)控制方式控制方式操操作作系系統(tǒng)統(tǒng)提提供供聯(lián)聯(lián)機(jī)機(jī)作作業(yè)業(yè)控控制制方方式式和和脫脫機(jī)機(jī)作作業(yè)業(yè)控控制制方方式式兩兩個(gè)個(gè)作作業(yè)業(yè)級(jí)級(jí)接接口口，使使用伎倆為操作命令：用伎倆為操作命令：操作控制命令操作控制命令作業(yè)控制語(yǔ)言作業(yè)控制語(yǔ)言(命令命令)第19頁(yè)聯(lián)機(jī)用戶(hù)接口操作控制命令命令行方式命令行方式批命令方式批命令方式圖形化方式圖形化方式第20頁(yè)批命令方式(1)在使

11、用操作命令過(guò)程中，有時(shí)需要連續(xù)使用多條命令；有時(shí)需要屢次重復(fù)使用若干條命令；有時(shí)需要選擇地使用不一樣命令可用批命令實(shí)現(xiàn)。第21頁(yè)批命令方式(2)批命令實(shí)現(xiàn)思想要求尤其文件擴(kuò)展名，用戶(hù)先把一系列命令組織在該文件中，一次建立，屢次執(zhí)行。操作系統(tǒng)支持命令文件使用一套控制子命令，可寫(xiě)出帶形式參數(shù)批命令文件。這么批命令文件可執(zhí)行不一樣命令序列，增強(qiáng)命令接口處理能力。第22頁(yè)UNIXShell(1)Shell是交互型命令解釋程序，也是命令級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言解釋系統(tǒng)，比如，Myrun文件包含：cat$1 /*顯示文件*/cc$1 /*編譯源程序*/mv a.out$2 /*把目標(biāo)程序改為$2*/$2 /*運(yùn)行$

12、2*/執(zhí)行 csh myrun prog1.c prog ，將對(duì)源程序prog1.c進(jìn)行顯示和編譯，把目標(biāo)程序更名為prog并運(yùn)行。第23頁(yè)UNIXShell(2)另一個(gè)UNIXShell例子從/user/user1/fei文件中，利用循環(huán)控制語(yǔ)句找出含單詞：process、thread信息行。其Shell程序feipro為foridogrep$i/user/usr1/feidone執(zhí)行cshfeiproprocessthread依次打印出含process和thread信息行。第24頁(yè)MS-DOS操作系統(tǒng)批文件testbat是查找某文件是否存在批文件：echooffifexist%1gotol

13、ab1echo%1notfound!gotolab2：lab1echo%1isfound!：lab2用戶(hù)鍵入命令：testwpsexe執(zhí)行批文件，若找到文件顯示wpsexeisfound!；否則顯示wps.exenotfound!第25頁(yè)脫機(jī)用戶(hù)接口作業(yè)控制語(yǔ)言 批處理接口：作業(yè)控制語(yǔ)言JCL（JobControlLanguage）用戶(hù)使用JCL語(yǔ)句，把運(yùn)行意圖(需要對(duì)作業(yè)進(jìn)行控制和干予)寫(xiě)在作業(yè)說(shuō)明書(shū)上，將作業(yè)連同作業(yè)說(shuō)明書(shū)一起提交給系統(tǒng) 批處理作業(yè)調(diào)度執(zhí)行過(guò)程，系統(tǒng)調(diào)用JCL語(yǔ)句處理程序或命令解釋程序第26頁(yè)IBM JCL一個(gè)例子/HAROLDJOB,WILSON,MSGLEVEL=(2,

14、0),PRTY=6,CLASS=b/COMPEXECPGM=IEYFORT/SYSPRINTDDSYSOUT=A/SYSINDD*./*/GOEXECPGM=FORTLINK/SYSPRINTDDSYSOUT=A/FTOTF001DDUNIT=SYSCP/GOSYSINDD*./*/第27頁(yè)2.命令解釋程序命令解釋程序主要功效是：接收和執(zhí)行下一條用戶(hù)從鍵盤(pán)輸入命令。當(dāng)新批作業(yè)被開(kāi)啟，或新交互型用戶(hù)登錄時(shí)，系統(tǒng)就自動(dòng)地執(zhí)行命令解釋程序，它負(fù)責(zé)讀入控制卡或命令行，并作出對(duì)應(yīng)解釋和執(zhí)行。第28頁(yè)命令解釋程序?qū)崿F(xiàn)兩種方式一個(gè)是它本身包含了命令執(zhí)行代碼。另一個(gè)是由專(zhuān)門(mén)“系統(tǒng)程序”實(shí)現(xiàn)，本身不含命令處理代

15、碼，也不進(jìn)行處理，僅僅把這條命令對(duì)應(yīng)命令文件裝入內(nèi)存執(zhí)行。第29頁(yè)命令解釋程序處理過(guò)程系統(tǒng)開(kāi)啟命令解釋程序，輸出命令提醒符，等候鍵盤(pán)中止。用戶(hù)打入命令并按回車(chē)換行，申請(qǐng)鍵盤(pán)中止。CPU響應(yīng)后，控制權(quán)交給命令解釋程序，它讀入命令緩沖區(qū)內(nèi)容，分析命令、接收參數(shù)。若為簡(jiǎn)單命令馬上轉(zhuǎn)向命令處理代碼執(zhí)行。不然查找命令處理文件，裝入主存，傳遞參數(shù)，將控制權(quán)交給其執(zhí)行。命令處理結(jié)束后，再次輸出命令提醒符，等候下一條命令。第30頁(yè)系統(tǒng)程序(1)系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序又稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)程序或?qū)嵱贸绦颍║tilities），雖非操作系統(tǒng)關(guān)鍵，但卻必不可少，為用戶(hù)程序開(kāi)發(fā)、調(diào)試、執(zhí)行、和維護(hù)處理帶有共性問(wèn)題或執(zhí)行公共操作，操作系統(tǒng)

16、以外部操作命令形式向用戶(hù)提供系統(tǒng)程序。它功效和性能很大程度上反應(yīng)了操作系統(tǒng)功效和性能。第31頁(yè)系統(tǒng)程序(2)系統(tǒng)程序分類(lèi)：系統(tǒng)程序分類(lèi)：文件管理文件管理 狀態(tài)信息狀態(tài)信息 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言支持程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言支持 程序裝入和執(zhí)行支持程序裝入和執(zhí)行支持 通信通信 其它軟件工具其它軟件工具 第32頁(yè)UNIX系統(tǒng)調(diào)用系 統(tǒng) 調(diào) 用 符 合 可 移 植 操 作 系 統(tǒng)POSIX1003.1標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)兼容UNIX都必須支持它。UNIX標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)調(diào)用分進(jìn)程管理、文件管理、設(shè)備管理、及狀態(tài)控制等五十余條，系統(tǒng)調(diào)用是軟件開(kāi)發(fā)者進(jìn)入U(xiǎn)NIX內(nèi)核入口。第33頁(yè)UNIX標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)UNIX提供標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，POSIX1003.1標(biāo)準(zhǔn)定義了庫(kù)過(guò)程集合,組成了標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫(kù)，其中較主要是I/O庫(kù)函數(shù)。庫(kù)函數(shù)用匯編語(yǔ)言編寫(xiě),卻能夠在C語(yǔ)言中調(diào)用,比如C程序可經(jīng)過(guò)執(zhí)行一個(gè)Read庫(kù)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)Read系統(tǒng)調(diào)用。標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫(kù)建立在系統(tǒng)調(diào)用上層，它提供功效較系統(tǒng)調(diào)用強(qiáng)，使用也較方便。第34頁(yè)UNIX系統(tǒng)程序UNIX含有豐富系統(tǒng)程序(語(yǔ)言處理、文件編輯和種種軟件開(kāi)發(fā)及維護(hù)工具)。POSIX1003.2標(biāo)準(zhǔn)，描述了近百個(gè)系統(tǒng)程序語(yǔ)義，集中在文件管理、目錄管理、編譯和程序開(kāi)發(fā)工具方面。各種UNIX版本均實(shí)現(xiàn)了最慣用系統(tǒng)程序約五十多條，UNIX下運(yùn)行微機(jī)軟件包己有1000多個(gè)，這些應(yīng)用程序大大加強(qiáng)了UNIX功效。第35頁(yè)