操作系统的用户接口ppt课件

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1、西安理工大学高科学院 李杨 Emai:2099007,第三章 操作系统的用户接口,3.1 问题的引入 3.2 操作员接口 3.3 程序员接口,任何系统软件都是硬件功能的延伸,并且都是建立在硬件的基础上,离不开硬件设备的支持.而操作系统更是直接依赖于硬件条件,与硬件的关系尤为密切.因此,本章主要讨论操作系统要用到的基本的硬件技术和概念.,3.1 问题的引入,创建程序 执行程序 数据I/O 信息存取 通信服务 错误检测和处理 还具有另外一些功能:资源分配,统计, 保护。,操作系统提供的基本服务,操作系统为用户提供两种调用其服务和功能的接口: 程序接口：允许运行程序调用操作系统的服务和功能。 许多操

2、作系统的程序接口由一组系统调用（System Call)）组成，用户程序使用“系统调用”就可获得操作系统的底层服务，使用或访问系统的各种软硬件资源。 操作接口：又称作业级接口，操作系统为用户提供的操作控制计算机工作和提供服务手段的集合，通常有操作控制命令、图形操作界面(命令)、以及批处理系统提供的作业控制语言(命令)等实现手段。,用户和操作系统间的两种接口,3.2 操作员接口,3.2.1 作业的基本概念,作业：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工作的集合。,作业步：作业加工处理的步骤。,作业的分类：脱机作业、联机作业。,作业的I/O 方式：脱机I/O 、联机I/

3、O 、SpooLing方式。,3.2.2 脱机用户接口,作业控制语言JCL （ Job Control Language ）：这种接口是专为批处理作业用户提供的，也称批处理用户接口。它由一组作业控制卡，或作业控制语句，或作业控制操作命令组成。,用户使用JCL语句，把运行意图(需要对作业进行的控制和干予)写在作业说明书上，将作业连同作业说明书一起提交给系统,批处理作业被调度执行时，系统调用JCL语句处理程序或命令解释程序对作业说明书进行解释处理，完成对作业的运行和控制。,IBM JCL的一个例子(1),一个需要编译、连结编辑的作业，源程序和数据穿在卡片上，编译、连结编辑的结果需在行式打印机上输出

4、，编译结果要存盘，连结编辑结果还要从穿孔机输出，此作业用JCL语句组织如下:,IBM JCL的一个例子(2),/ HAROLD JOB,WILSON,MSGLEVEL=(2,0),PRTY=6,CLASS=b / COMP EXEC PGM=IEYFORT / SYSPRINT DD SYSOUT=A / SYSIN DD* . . /* / GO EXEC PGM=FORTLINK / SYSPRINT DD SYSOUT=A / FTOTF001 DD UNIT=SYSCP / GO SYSIN DD* . . /* /,3.2.3 连机用户接口,常用的用户界面,命令行界面,图形界面,为了

5、能向用户提供多方面的服务，通常，OS都向用户提供了几十条甚至上百条的联机命令。根据这些命令所完成功能的不同，可把它们分成以下几类： 系统访问类； 磁盘操作类； 文件操作类； 目录操作类； 通信类； 其他命令。,联机命令的类型,1. 系统访问类 在单用户微型机中，一般没有设置系统访问命令； 然而在多用户系统中，为了保证系统的安全性，都毫无例外地设置了系统访问命令， 即注册命令Login。 用户在每次开始使用某终端时，都须使用该命令，使系统能识别该用户。凡要在多用户系统的终端上上机的用户，都必须先在系统管理员处获得一合法的注册名和口令。以后，每当用户在接通其所用终端的电源后，便由系统直接调用并在屏

6、幕上显示出以下的注册命令： Login: /提示用户键入自己的注册名 当用户键入正确的注册名，并按下回车键后，屏幕上又会出现： Password: /提示用户键入自己的口令,2. 键盘操作命令 如 磁盘格式化命令Format。 它被用于对指定驱动器上的软盘进行格式化。 每张新盘在使用前都必须先格式化。 其目的是使其记录格式能为操作系统所接受，可见，不同操作系统将磁盘初始化后的格式各异。此外，在格式化过程中，还将对有缺陷的磁道和扇区加保留记号，以防止将它分配给数据文件。,4. 目录操作命令 (1) 建立子目录命令mkdir。 用于建立指定名字的新目录。 (2) 显示目录命令dir。显示指定磁盘中

7、的目录项。,5. 其它命令 (1) 输入输出重定向命令。 (2) 管道连接。 (3) 过滤命令。 (4) 批命令。,3. 文件操作命令 (1) 显示文件命令type。用于将指定文件显示在屏幕上。 (2) 拷贝文件命令copy。 用于实现文件的拷贝。,为了实现人机交互，还须在微机或终端上配置相应的键盘终端处理程序，它应具有下述几方面的功能： (1) 接收用户从终端上打入的字符。 (2) 字符缓冲， 用于暂存所接收的字符。 (3) 回送显示。 (4) 屏幕编辑。 (5) 特殊字符处理。,键盘终端处理程序,在联机操作方式下，终端处理程序把用户键入的信息送键盘缓冲区中保存。一旦用户键入回车符，便立即把

8、控制权交给命令处理程序。显然，对于不同的命令，应有能完成特定功能的命令处理程序与之对应。可见，命令解释程序的主要作用，是在屏幕上给出提示符，请用户键入命令，然后读入该命令，识别命令，再转到相应命令处理程序的入口地址，把控制权交给该处理程序去执行，并将处理结果送屏幕上显示。 若用户键入的命令有错，而命令解释程序未能予以识别，或在执行中间出现问题时，则应显示出某一出错信息。,命令解释程序,命令解释程序的工作流程 系统在接通电源或复位后，初始化部分获得控制权，对整个系统完成初始化工作，并自动执行AUTOEXEC.BAT文件， 之后便把控制权交给暂存部分。暂存部分首先读入键盘缓冲区中的命令，判别其文件

9、名、扩展名及驱动器名是否正确。 若发现有错，在给出出错信息后返回；若无错，再识别该命令。一种简单的识别命令的方法是基于一张表格，其中的每一表目都是由命令名及其处理程序的入口地址两项所组成。 如果暂存部分在该表中能找到键入的命令，且是内部命令，便可以直接从对应表项中获得该命令处理程序的入口地址，然后把控制权交给该处理程序去执行该命令。,COMMAND.COM的工作流程,系统调用：内核提供一系列具有预定功能的内核函数，通过一组接口（系统调用）提供给用户。 系统调用把应用程序的请求传送至内核，调用相应的内核函数完成所需要的处理，把处理结果返回给应用程序。 内核的主体是系统调用的集合，可以把内核看作特

10、殊的公共子程序。 系统调用是一种中介，把用户和硬件隔离开，程序只有通过系统调用才能请求系统服务并且使用系统资源。 系统调用的作用： 内核可以基于权限和规则对资源访问进行裁决，可以保证系统的安全性； 系统调用对资源进行抽象，提供一致性接口，避免用户在使用资源时发生错误，并且使编程效率提高。 注意：系统调用是应用程序获得操作系统服务的唯一途径！,3.3 程序员接口,Windows支持API的三个组件： Kernel包含了多数操作系统函数，如内存管理、进程管理； User集中了窗口管理函数，如窗口创建、撤销、移动、对话等相关函数； GDI提供画图函数、打印函数。 Windows将三个组件置于动态链接

11、库DLL中。,3.3.1 系统调用分类,(1)进程管理：进程的创建、装入、执行、撤销、终止，进程属性的获取和设置。 (2)文件操作：文件的建立、打开、读写、关闭、删除，文件属性的获取和设置。 (3)设备管理：设备的申请、输入输出、释放、重定向，设备属性的获取和设置。 (4)内存管理：内存的申请和释放。 (5)进程通信：通信连接的建立、连接和断开、信息的发送和接受；传递状态信息；连接和断开远程设备。 (6)信息维护：日期、时间及系统数据的获取和设置；获取和设置信息；生成诊断和统计数据。,3.3.2 系统调用、标准库函数、系统程序,1.系统调用 程序接口由一组系统调用（System Call)）组

12、成，用户程序使用“系统调用”就可获得操作系统的底层服务，使用或访问系统的各种软硬件资源。,2.库函数 在程序设计语言(如C语言)中，往往提供与各系统调用对应的库函数，应用程序可通过对应的库函数来使用系统调用。 库函数的目的是隐藏访管指令细节，使系统调用更象过程调用，但一般地说，库函数属于用户程序而非系统程序。,3.系统程序 系统程序又称标准程序或实用程序（Utilities），虽非操作系统的核心，但却必不可少，为用户程序的开发、调试、执行、和维护解决带有共性的问题或执行公共操作，操作系统常以外部操作命令形式向用户提供许多系统程序。它的功能和性能很大程度上反映了操作系统的功能和性能。用户看待操作

13、系统，不是看系统调用怎么样，而是看系统程序怎么样。,UNIX/Linux系统程序、库函数、系统调用的分层关系,3.3.3 系统调用的设计与实现,(1)有关概念 陷阱或异常处理机制-在操作系统中，实现系统调用功能的机制称为陷阱或异常处理机制。 访管指令（陷阱指令或异常中断指令）-由于系统调用而引起处理器中断的机器指令称为访管指令（陷入指令或异常中断指令）。 (2)系统调用的实现要点： 一. 是编写系统调用处理程序； 二. 是设计一张系统调用入口地址表，每个入口地址都指向一个系统调用的处理程序，有的系统还包含系统调用自带参数的个数； 三. 是陷入处理机制需开辟现场保护区，以保存发生系统调用时的处理

14、器现场。,系统调用的处理过程,不同的系统调用需传递给系统调用处理程序不同的参数，系统调用执行的结果也要以参数形式返回给用户程序。 实现用户程序和系统调用之间的参数传递可用以下方法： 一是由访管指令或陷入指令自带参数，可以规定指令之后的若干个单元存放的是参数，这称为直接参数；或者在指令之后紧靠的单元中存放参数的地址，这称为间接参数。 二是通过CPU的通用寄存器传递参数，或在内存的一个块或表中存放参数，其首地址送入寄存器，实现参数传递。 三是在内存中开辟专用堆栈区域传递参数。,系统调用的参数传递,(1)调用形式和实现方式不同。过程（函数）使用一般调用指令，其转向地址包含在跳转语句中，但系统调用不包

15、含处理程序入口，仅仅提供功能号，按功能号调用。 (2)被调用代码的位置不同。在过程（函数）调用中，调用程序和被调用代码在同一程序内，经过连接编译后作为目标代码的一部分。当过程（函数）升级或修改时，必须重新编译连接。系统调用的处理代码在调用程序之外（在操作系统中），系统调用处理代码升级或修改时，与调用程序无关。 （3）提供方式不同。过程（函数）往往由编译系统提供，不同编译系统提供的过程（函数）可以不同；系统调用由操作系统提供，一旦操作系统设计好，系统调用的功能、种类与数量就固定不变了。,系统调用与过程(函数) 调用的区别,后面内容直接删除就行 资料可以编辑修改使用 资料可以编辑修改使用 资料仅供参考，实际情况实际分析,主要经营：课件设计，文档制作，网络软件设计、图文设计制作、发布广告等 秉着以优质的服务对待每一位客户，做到让客户满意！ 致力于数据挖掘，合同简历、论文写作、PPT设计、计划书、策划案、学习课件、各类模板等方方面面，打造全网一站式需求,感谢您的观看和下载,The user can demonstrate on a projector or computer, or print the presentation and make it into a film to be used in a wider field,