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1、第七章 操作系统接口,第一节 联机命令接口第二节 Shell命令语言第三节 系统调用第四节 UNIX系统调用第五节 图形用户接口,基本概念,用户与操作系统之间的接口 用户为了能够方便地操作计算机系统中的各类资源，OS提供了用户与操作系统之间的接口，通常称为“用户接口”。分为两类 联机命令接口 程序接口,联机命令接口（command interface） 用户与操作系统之间的接口，用户通过该接口直接或间接控制作业的运行，包括直接在终端键入或在作业说明书中，发出的一组命令。也就是用户接口，又可分成联机用户接口与脱机用户接口两种。程序接口（program interface） 指由用户程序和操作系统
2、之间的接口。提供给用户在编程时使用，用户程序可通过该接口取得操作系统的服务。该接口主要由一组系统调用组成。,用户接口与OS间的关系图,7.1 联机命令接口,现代OS系统中，都向用户提供了联机命令接口，允许用户在终端上键入命令，取得OS的服务，并控制自己程序的运行。 包括：联机命令的类型键盘终端处理程序命令解释程序,1.联机命令的类型,系统访问类磁盘操作类文件操作类目录操作类通信类其它命令,（1）在单用户微型机中，一般没设置系统访问命令；（2）在多用户系统中，为保证系统安全性，设置系统访问命令， 即注册命令 Login 。（3）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。（4
3、）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。,系统访问类,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幕上显示出以下的注册命令：l Login: / 提示用户键入自己的注册名；l 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：l Password: / 提示用户键入自己的口令。,键盘操作命令,l 磁盘格式化命令Format：对指定驱动器上的软盘进行格式化。l 复制整个软盘命令Diskcopy：复制整个磁盘，另外它还有附加的格式化功能。l 软盘比较命令Diskcomp：将源盘与目标盘的各磁道及各扇区中的数据逐一进行比较。l备份
4、命令Backup：把硬盘上的文件复制到软盘上；l RESTORE 命令：完成与Backup命令相反的操作。,文件操作命令,l 显示文件命令type：将指定文件显示在屏幕上。l 拷贝文件命令copy：实现文件的拷贝。l 文件比较命令comp：对两个指定文件进行比较。 两文件可以在同一个或不同的驱动器上。l 重新命名命令Rename ：以第一参数命名的文件， 改成用第二参数给定的名字。l删除文件命令erase ：删除一个或一组文件。,目录操作命令,l 建立子目录命令mkdir：建立指定名字的新目录。l 显示目录命令dir：显示指定磁盘中的目录项。l 删除子目录命令rmdir ：删除指定的子目录文件
5、。l 显示目录结构命令tree ：显示指定盘上的所有目录路径及其层次关系。l 改变当前目录命令chdir：将当前目录改变为由路径名参数给定的目录。,其它命令,输入输出重定向命令 在有的 OS 中定义了两个标准 I/O 设备。通常，命令的输入取自标准输入设备，即键盘； 而命令的输出通常是送往标准输出设备,即显示终端。如果在命令中设置输出重定向“”符，其后接文件名或设备名，表示将命令的输出改向， 送到指定文件或设备上。类似地，若在命令中设置输入重定向“”符，则不再是从键盘而是从重定向符左边参数所指定的文件或设备上，取得输入信息。,管道连接 把第一条命令的输出信息作为第二条命令的输入信息；类似地，又
6、可把第二条命令的输出信息作为第三条命令的输入信息。这样， 由两个 ( 含两条 ) 以上的命令可形成一条管道。 在 MS-DOS 和 UNIX 中，都用 “ | ” 作为管道符号。其一般格式为： Command1 |Command2| | Commandn；,过滤命令 在 UNIX 及 MS-DOS 中，都有过滤命令，用于读取指定文件或标准输入，从中找出由参数指定的模式，然后把所有包含该模式的行都打印出来。如： find/N”erase”(路径名),批命令 为了能连续地使用多条键盘命令，或多次反复地执行指定的若干条命令，而又免去每次重敲这些命令的麻烦，可以 提供一特定文件。 在 UNIX 系统中
7、称为命令文件。它们 都是利用一些键盘命令构成一个程序，一次建立供多次使用。 在 MS-DOS 中提供了一种特殊文件，其后缀名用 “ .BAT ” ，在 MS-DOS 中用 batch 命令去执行由指定或默认驱动器 的工作 目录上指定文件中所包含的一些命令。,2.键盘终端处理程序,交互式命令接口用户同操作系统的通信是通过一个输入/输出装置来实现的；I/O装置一般是显示终端，通过键盘或鼠标输入,系统输入呈现在显示屏幕上，一次显示若干正文行,某些系统中，提供图形显示功能；不管哪种I/O方式，这个终端装置是由一个终端处理程序来管理和控制的。,终端处理程序提供的输入输出方式对整个用户命令接口有重大影响,
8、也确定了用户与其应用程序之间的通信方式；终端处理程序必须作为用户接口的一个组成部分来考虑，即，直接影响命令接口的一些问题须由终端处理程序解决。,功能,(1)接收用户从终端上打入的字符面向字符方式面向行方式(2)字符缓冲，暂存接收的字符专用缓冲区方式公用缓冲池方式(3)回送显示将用户从键盘输入的字符送往屏幕显示,(4)屏幕编辑常用的编辑键： 删除字符键、删除一行键、插入键、移动光标键、屏幕上卷或下移键等等。(5)特殊字符处理中断字符 ctl+C ctl+alt+delete 停止上卷字符ctl+S恢复上卷字符ctl+Q,3.命令解释程序,把命令解释程序放在OS的最高层，先对用户输入的命令进行解释
9、，然后转入相应命令的处理程序去执行。命令解释程序的作用命令解释程序的组成命令解释程序的工作流程,命令解释程序的作用,在屏幕上给出命令提示符；请用户键入命令；然后读入命令、识别命令；转到相应命令处理程序的入口地址，较控制权；将处理结果送屏幕显示；若命令有错，或执行中出错。,命令解释程序的组成,MS-DOS中的C为例。包括三部分：常驻部分包括一些中断服务子程序（INT 20, INT 27）初始化部分跟随在常驻内存部分之后，在启动时获得控制权Autoexec.bat暂存部分主要是命令解释程序，并包含了所有的内部命令处理程序、批文件处理程序、以及装入和执行外部命令的程序。,命令解释程序的工作流程,7
10、.2 Shell命令语言,Shell是OS的最外层，或外壳。可以作为命令语言，也可以作为程序设计语言。简单命令重定向与管道命令通信命令后台命令,1.简单命令,命令语言结构 每一个命令语句实际上能完成某种功能的目标程序的名字，是带有参数的一个过程调用。格式为： 选项，位于命令名与参数表之间，用破折号开始，后跟多个字母、数字。如：$ Ls tr file1 file2,命令名 -选项 ,五大类进入与退出系统：文件操作命令： cat cp mv rm file目录操作命令： mkdirMD rmxidRD CD chmod系统询问命令： date who pwd其它命令,2.重定向与管道命令,重定向
11、命令输入转向“”Cat file1file2 Cat file4file2管道命令管道符号：“|”使前一条命令的输出作为后一条命令的输入。 $ command 1 |command 2,3.通信命令,信箱通信命令mail 发送信息时，接收者已经在系统中注册过，但允许他此时没有使用系统，也可以是虽然在使用系统，但可以拒绝接收任何信息。格式： mail-r-q-p-file-F persons,对话通信命令write 使用户与当前在系统中的其他用户直接进行实时联机通信。 who命令：查看目标用户是否当前联机，或确定接收者所使用的终端名； Write命令格式： write userttyname,允
12、许或拒绝接收消息的命令mesg 格式： mesg-n-y n表示拒绝接收消息； y表示恢复对方的写许可，此时，双方才可以联机通信。,4.后台命令,存在执行时间较长的命令，可以告诉shell将该命令放在后台执行。UNIX中，在命令后面再加上“&”符号。后台运行程序的特征：仍把终端作为标准输出和标准错误文件，除非重定向；标准输入文件被自动重定向到“dev/null”的空文件中,若shell未重定向输入，则shell和后台进程将会同时从终端进行读入。因此，必须对后台运行命令的标准输入必须重定向。控制命令：利用ps 、wait、 kill命令去了解控制后台进程的运行。,5.命令的执行,7.3 系统调用
13、,系统调用提供了用户程序和OS之间的接口，应用程序通过系统调用实现其与OS的通信，并取得它的服务。 系统调用的基本概念系统调用的类型系统调用的实现,1.系统调用的基本概念,系统程序,用户程序与一般过程调用的明显差别运行在不同的系统状态；通过软中断进入(状态的转换:核心,用户态)；返回问题；嵌套调用。一个用户程序将频繁地利用各种系统调用以取得OS所提供的多种服务。举例：文件的复制,系统功能的调用,2.系统调用的类型,进程控制类用于对进程的控制；创建和终止进程；获得和设置进程属性；等待某事件出现等。文件操纵类最多的一类；创建和删除文件；打开和关闭文件；文件读和写等。,进程通信类在OS中经常采用两种
14、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，由源进程发出一条打开连接的系统调用open connection；,目标进程则应利用接受连接的系统调用accept connection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send message或者用接收消息的系统调用receive message来交换信息；通信结束后，还须再利用关闭连接的系统调用close connection结束通信。,3.系统调用的实现,（1）中断和陷入硬件机构中断（Interrupt）和陷入（Trap）中断和陷入向量,（
15、2）系统调用号和参数的设置 直接将参数送入相应的寄存器中，参数表方式 。调用号放在调用命令中寄存器或内存单元中；参数寄存器中参数表方式,系统调用的参数形式,（3）系统调用的处理步骤将处理机状态由用户态转为系统态；由硬件和内核程序进行系统调用的一般性处理，即保护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；将用户定义的参数传送到指定的地方保存起来；分析系统调用类型，根据调用号，转入相应的系统调用处理子程序；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，继续往下执行。,系统调用实现过程示例,（4）系统调用处理子程序的处理过程系统调用的功能主要由系统调用子程序来完成的.与相应的系统调用功能有关，代码各不相同；例如:create命令.进入Create的处理子程序后，核心将根据用户给定的文件路径名Path, 利用目录检索过程，去查找指定文件的目录项。,
