第七章 操作系統(tǒng)接口

1、第七章第七章 操作系統(tǒng)接口操作系統(tǒng)接口7.1 7.1 聯(lián)機(jī)命令接口聯(lián)機(jī)命令接口 7.2 Shell7.2 Shell命令語(yǔ)言命令語(yǔ)言 7.3 7.3 系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用 7.4 UNIX7.4 UNIX系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用 7.5 7.5 圖形用戶接口圖形用戶接口 教學(xué)要求教學(xué)要求 本章知識(shí)屬于了解性質(zhì)。需要對(duì)各類接口本章知識(shí)屬于了解性質(zhì)。需要對(duì)各類接口有一個(gè)清醒的認(rèn)識(shí)，能分辨出實(shí)際中經(jīng)常有一個(gè)清醒的認(rèn)識(shí)，能分辨出實(shí)際中經(jīng)常使用的接口屬于哪種類型。使用的接口屬于哪種類型。教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：命令接口、程序接口和圖形用戶接口：命令接口、程序接口和圖形用戶接口 操作系統(tǒng)提供的用戶接口操作系統(tǒng)提供的用戶接口

2、 操作系統(tǒng)可以通過(guò)程序接口和操作接口兩種方式把它的服務(wù)和功能提供給用戶，反過(guò)來(lái)也可以這樣說(shuō)，用戶可以如下圖那樣通過(guò)兩個(gè)接口來(lái)調(diào)用操作系統(tǒng)提供的服務(wù)和功能。 聯(lián)機(jī)命令接口聯(lián)機(jī)命令接口是為聯(lián)機(jī)用戶提供的調(diào)用操作系統(tǒng)功能，請(qǐng)求操作系統(tǒng)為其服務(wù)的手段，它由一組命令及命令解釋程序組成。當(dāng)用戶在鍵盤上每鍵入一條命令后，系統(tǒng)便立即轉(zhuǎn)入命令解釋程序，對(duì)該命令進(jìn)行處理和執(zhí)行。 脫機(jī)命令接口脫機(jī)命令接口是專為批處理作業(yè)的用戶提供的，所以，也稱批處理用戶接口。操作系統(tǒng)提供了一個(gè)作業(yè)控制語(yǔ)言JCL（Job Control Language），它由一組作業(yè)控制卡、或作業(yè)控制語(yǔ)句、或作業(yè)控制操作命令組成。操作系統(tǒng)又將命令

3、接口分為交互式命令接口（聯(lián)機(jī)操作系統(tǒng)又將命令接口分為交互式命令接口（聯(lián)機(jī)命令接口）和批處理命令接口（脫機(jī)命令接口）命令接口）和批處理命令接口（脫機(jī)命令接口）7.1 聯(lián)機(jī)命令接口聯(lián)機(jī)命令接口 聯(lián)機(jī)命令接口包括聯(lián)機(jī)命令接口包括 聯(lián)機(jī)命令終端處理程序命令解釋程序 7.1 聯(lián)機(jī)命令接口聯(lián)機(jī)命令接口 7.1.1 聯(lián)機(jī)命令的類型聯(lián)機(jī)命令的類型 為了能向用戶提供多方面的服務(wù)，通常，OS都向用戶提供了幾十條甚至上百條的聯(lián)機(jī)命令。根據(jù)這些命令所完成功能的不同，可把它們分成以下幾類： 系統(tǒng)訪問(wèn)類； 磁盤操作類； 文件操作類； 目錄操作類； 通信類； 其他命令。 7.1.2 鍵盤終端處理程序鍵盤終端處理程序 為了實(shí)

4、現(xiàn)人機(jī)交互，還須在微機(jī)或終端上配置相應(yīng)的鍵盤終端處理程序，它應(yīng)具有下述幾方面的功能： (1) 接收用戶從終端上打入的字符。 (2) 字符緩沖， 用于暫存所接收的字符。 (3) 回送顯示。 (4) 屏幕編輯。 (5) 特殊字符處理。 7.1.3 命令解釋程序命令解釋程序 1. 命令解釋程序的作用命令解釋程序的作用命令解釋程序的主要作用，是在屏幕上給出提示符，請(qǐng)用戶鍵入命令，然后讀入該命令，識(shí)別命令，再轉(zhuǎn)到相應(yīng)命令處理程序的入口地址，把控制權(quán)交給該處理程序去執(zhí)行，并將處理結(jié)果送屏幕上顯示。 若用戶鍵入的命令有錯(cuò)，而命令解釋程序未能予以識(shí)別，或在執(zhí)行中間出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，則應(yīng)顯示出某一出錯(cuò)信息。 2. 命

5、令解釋程序的組成命令解釋程序的組成 (1) 常駐部分。 這部分包括一些中斷服務(wù)子程序。 (2) 初始化部分。 它跟隨在常駐內(nèi)存部分之后，在啟動(dòng)時(shí)獲得控制權(quán)。這部分還包括對(duì)AUTOEXEC.BAT文件的處理程序，并決定應(yīng)用程序裝入的基地址。 (3) 暫存部分。 這部分主要是命令解釋程序，并包含了所有的內(nèi)部命令處理程序、批文件處理程序，以及裝入和執(zhí)行外部命令的程序。 3. 命令解釋程序的工作流程命令解釋程序的工作流程 圖 7-2 COMMAND.COM的工作流程7.2 Shell命令語(yǔ)言命令語(yǔ)言 7.2.1 簡(jiǎn)單命令簡(jiǎn)單命令 7.2.2 重定向與管道命令重定向與管道命令 7.2.3 通信命令通信命

6、令 7.2.4 后臺(tái)命令后臺(tái)命令7.3 系系 統(tǒng)統(tǒng) 調(diào)調(diào) 用用 程序接口程序接口是OS專門為用戶程序設(shè)置的，也是用戶程序取得OS服務(wù)的唯一途徑。程序接口通常由各種類型的系統(tǒng)調(diào)用所組成，而系統(tǒng)調(diào)用提供了用戶程序和操作系統(tǒng)之間的接口，應(yīng)用程序通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)其與OS的通信，并取得它的服務(wù)。7.3 系系 統(tǒng)統(tǒng) 調(diào)調(diào) 用用 7.3.1 系統(tǒng)調(diào)用的基本概念系統(tǒng)調(diào)用的基本概念 系統(tǒng)調(diào)用與一般過(guò)程調(diào)用的差別：(1) 運(yùn)行在不同的系統(tǒng)狀態(tài)。 (2) 通過(guò)軟中斷進(jìn)入。(3) 返回問(wèn)題。(4) 嵌套調(diào)用。圖 7-3 系統(tǒng)功能的調(diào)用 系統(tǒng)調(diào)用命令調(diào)用返回系統(tǒng)功能用戶程序(a) 系統(tǒng)調(diào)用與返回系統(tǒng)調(diào)用命令調(diào)用系統(tǒng)功能

7、系統(tǒng)調(diào)用命令返回系統(tǒng)子功能(b) 程序之間的嵌套調(diào)用7.3.2 系統(tǒng)調(diào)用的類型系統(tǒng)調(diào)用的類型 進(jìn)程控制類系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)程控制類系統(tǒng)調(diào)用 文件操縱類系統(tǒng)調(diào)用文件操縱類系統(tǒng)調(diào)用 進(jìn)程通信類系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)程通信類系統(tǒng)調(diào)用7.3.3 系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn) 1. 中斷和陷入硬件機(jī)構(gòu)中斷和陷入硬件機(jī)構(gòu) (1) 什么是中斷和陷入。 中斷中斷是指CPU對(duì)系統(tǒng)發(fā)生某事件時(shí)的這樣一種響應(yīng)：CPU暫停正在執(zhí)行的程序，在保留現(xiàn)場(chǎng)后自動(dòng)地轉(zhuǎn)去執(zhí)行該事件的中斷處理程序；執(zhí)行完后，再返回到原程序的斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行 。圖 7 - 4 中斷時(shí)的CPU軌跡 被中斷程序中斷處理程序中斷處理開始中斷處理結(jié)束中斷點(diǎn)(2) 中斷和陷入向量

8、。中斷和陷入向量。 2. 系統(tǒng)調(diào)用號(hào)和參數(shù)的設(shè)置系統(tǒng)調(diào)用號(hào)和參數(shù)的設(shè)置 直接將參數(shù)送入相應(yīng)的寄存器中。直接將參數(shù)送入相應(yīng)的寄存器中。 (2) 參數(shù)表方式。參數(shù)表方式。 3. 系統(tǒng)調(diào)用的處理步驟系統(tǒng)調(diào)用的處理步驟 將處理機(jī)狀態(tài)由用戶態(tài)轉(zhuǎn)為系統(tǒng)態(tài)；之后，由硬件和內(nèi)核程序進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用的一般性處理。分析系統(tǒng)調(diào)用類型，轉(zhuǎn)入相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用處理子程序在系統(tǒng)調(diào)用處理子程序執(zhí)行完后，應(yīng)恢復(fù)被中斷的或設(shè)置新進(jìn)程的CPU現(xiàn)場(chǎng)，然后返回被中斷進(jìn)程或新進(jìn)程， 繼續(xù)往下執(zhí)行。 7.4 UNIX系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用 7.4.1 UNIX系統(tǒng)調(diào)用的類型系統(tǒng)調(diào)用的類型 1. 進(jìn)程控制進(jìn)程控制 創(chuàng)建進(jìn)程(fork)。(2) 終止進(jìn)程

9、(exit)。 (3) 等待子進(jìn)程結(jié)束(wait)。 (4) 執(zhí)行一個(gè)文件(exec)。 (5) 獲得進(jìn)程ID。 (6) 獲得用戶ID。 (7) 進(jìn)程暫停(pause)。 2. 文件操縱文件操縱 創(chuàng)建文件(creat)。 (2) 打開文件(open)。 (3) 關(guān)閉文件(close)。 (4) 讀和寫文件read和write。 (5) 連接和去連接(link和unlink)。 文件描述符fd； buf緩沖區(qū)首址。 用戶要求傳送的字節(jié)數(shù)nbyte。 3. 進(jìn)程間通信進(jìn)程間通信 消息機(jī)制。 (2) 共享存儲(chǔ)器機(jī)制。 (3) 信號(hào)量機(jī)制。 4. 信息維護(hù)信息維護(hù) 設(shè)置和獲得時(shí)間。(2) 獲得進(jìn)程和子

10、進(jìn)程時(shí)間(times)。 (3) 設(shè)置文件訪問(wèn)和修改時(shí)間(utime)。 (4) 獲得當(dāng)前UNIX系統(tǒng)的名稱(uname)。 7.5 7.5 圖形用戶接口圖形用戶接口 這是大家都很熟悉的接口了。它又可分為：菜單驅(qū)動(dòng)方這是大家都很熟悉的接口了。它又可分為：菜單驅(qū)動(dòng)方式、圖符驅(qū)動(dòng)方式、圖形化用戶界面。式、圖符驅(qū)動(dòng)方式、圖形化用戶界面。 圖形化用戶接口直觀、方便、易學(xué)，更適合于普通用戶圖形化用戶接口直觀、方便、易學(xué)，更適合于普通用戶使用。使用。試題解析試題解析例1 （武漢大學(xué)2001年試題）用戶與OS之間的接口有哪些方式？它們?cè)谑裁辞闆r下使用的？解答：用戶與操作系統(tǒng)之間的接口有以下方式：命令接口、程

11、序接口、圖形用戶接口。命令接口是用戶在終端輸入命令與系統(tǒng)交互或者是用戶通過(guò)提交作業(yè)控制說(shuō)明書來(lái)控制系統(tǒng)運(yùn)行。這種方式要求用戶記憶所以的命令，有較強(qiáng)的英語(yǔ)應(yīng)用能力。程序接口是通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種接口主要提供給程序員使用，在OS的外層軟件或用戶程序中，凡是與資源有關(guān)的操作都必須通過(guò)該接口向操作系統(tǒng)提出服務(wù)請(qǐng)求，并由OS代為完成。圖形化用戶接口直觀、方便、易學(xué)，更適合于普通用戶使用。試題解析試題解析例2 （東南大學(xué)1996年試題）UNIX系統(tǒng)中把一條命令的執(zhí)行結(jié)果輸出給下一條命令，作為它的輸入并加以處理，這種機(jī)制稱為機(jī)制；操作系統(tǒng)不是從鍵盤上逐條接受命令并執(zhí)行，而是調(diào)用一個(gè)文本文件，執(zhí)行其中保存的一系列命令，這種方式稱為。解答：管道命令機(jī)制；批處理命令接口方式（或脫機(jī)處理命令接口方式）。試題解析試題解