計算機(jī)操作系統(tǒng)第二章-操作系統(tǒng)用戶界面

1、計算機(jī)操作系統(tǒng)（2015版） 講 授： Email: MyTel: 福州大學(xué)數(shù)學(xué)與計算機(jī)科學(xué)學(xué)院16什么是操作系統(tǒng)的用戶界面操作系統(tǒng)的用戶界面 (或稱接口) 是操作系統(tǒng)提供給用戶與 計算機(jī)打交道的外部機(jī)制。用戶能夠借助這種機(jī)制和系統(tǒng) 提供的手段來控制用戶所在的系統(tǒng)。 操作系統(tǒng)的用戶接口用戶接口 操 作 系 統(tǒng)第2章 操作系統(tǒng)用戶界面 一些基本概念命令控制接口 系統(tǒng)調(diào)用接口課時：1.0計算機(jī)的作業(yè) 作業(yè)的概念 用戶角度：要求計算機(jī)所做的一次計算處理的全部工作（任務(wù)）稱為一個作業(yè) 。 user.cuser.obj編輯運行編譯連接第一個作業(yè)步第二個作業(yè)步第三個作業(yè)步第四個作業(yè)步user.exe計算機(jī)

2、的作業(yè) 作業(yè)的概念 系統(tǒng)角度：一個作業(yè)由程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說明書組成。 作業(yè)的概念早期主要用于批處理系統(tǒng)中，現(xiàn)代系統(tǒng)中較少使用該專業(yè)名詞。作業(yè)的管理 作業(yè)的組織 系統(tǒng)為每個作業(yè)建立一個作業(yè)控制塊(job control block，JCB)，表示作業(yè)的存在。 JCB基本包含：基本信息描述、控制信息描述和資源要求描述等。JCB的基本內(nèi)容作業(yè)的執(zhí)行 作業(yè)控制說明書 作業(yè)的執(zhí)行由系統(tǒng)生成的作業(yè)控制說明書完成。 操作系統(tǒng)有專門編碼語言來編寫說明書，類似于shell程序等。 作業(yè)的輸入方式 包括聯(lián)機(jī)輸入方式、脫機(jī)輸入方式、SPOOLING系統(tǒng)。 1）聯(lián)機(jī)輸入方式 用戶交互式輸入作業(yè) 外圍設(shè)備直接與主機(jī)相連

3、接處理機(jī)利用率較低作業(yè)的輸入 作業(yè)輸入方式 2）脫機(jī)輸入方式 即預(yù)輸入方式，由輔機(jī)單獨負(fù)責(zé)人作業(yè)的輸入處理。 在輔機(jī)上，將作業(yè)輸入到高速外部存儲介質(zhì)上，再將外存與主機(jī)聯(lián)機(jī)輸入作業(yè)。作業(yè)的輸入 作業(yè)輸入方式 3）SPOOLING系統(tǒng) SPOOLING（Simultaneous Peripheral Operations On-Line），即外部設(shè)備聯(lián)機(jī)并行操作，也稱假脫機(jī)操作。 其工作原理如圖所示。作業(yè)的輸入SPOOLING系統(tǒng)技術(shù)支持：通道技術(shù)和中斷技術(shù)SPOOLING系統(tǒng)處理器指令 特權(quán)指令+非特權(quán)指令 保護(hù)系統(tǒng)安全基本處理器工作模式： 核心態(tài)、用戶態(tài) 對應(yīng)于處理器指令的執(zhí)行現(xiàn)代處理器工作模

4、式：特權(quán)級 0 1 2 3 內(nèi)核 其他系統(tǒng)軟件 用戶程序處理器的工作模式實例操作系統(tǒng)處理機(jī)的狀態(tài)DOS系統(tǒng) 不分態(tài)Windows 系統(tǒng) 3環(huán) 用戶態(tài)0環(huán) 系統(tǒng)態(tài)還有1、2環(huán)預(yù)留UNIX系統(tǒng) (Linux)系統(tǒng) 00 核態(tài)01 管態(tài)11 用戶態(tài) 系統(tǒng)空間和用戶空間 內(nèi)核程序及其數(shù)據(jù)位于系統(tǒng)空間，用戶程序及其數(shù)據(jù)存儲于用戶空間內(nèi)； 系統(tǒng)空間可能劃分在不同多個存儲區(qū)域內(nèi)； 用戶態(tài)模式下處理機(jī)只能訪問用戶空間，核心態(tài)模式可以訪問所有存儲空間。 存儲空間的劃分 現(xiàn)代操作系統(tǒng)常由內(nèi)核（kernel）部分和外殼（shell）部分構(gòu)成，即微內(nèi)核結(jié)構(gòu)(客戶服務(wù)器結(jié)構(gòu)）。優(yōu)點：擴(kuò)充性好：添加新的服務(wù)進(jìn)程，而無需修

5、改內(nèi)核?？煽啃院茫悍?wù)器以用戶進(jìn)程的形式運行，而不是運行在核心態(tài)，大大降低整個系統(tǒng)的崩潰風(fēng)險。便于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)：微內(nèi)核以相同的方式與本地和遠(yuǎn)程的服務(wù)進(jìn)程交互（遠(yuǎn)程過程調(diào)用 RPC)。缺點：消息傳遞比直接調(diào)用效率要低一些 .操作系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)8Linux系統(tǒng)的核心結(jié)構(gòu)內(nèi)核部分與硬件密切相關(guān)的操作關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本中斷處理程序部分頻繁使用的功能模塊 常駐系統(tǒng)空間，且運行在核心態(tài)。操作系統(tǒng)的內(nèi)核 外殼部分OS的非內(nèi)核部分提供OS的作業(yè)控制接口提供系統(tǒng)調(diào)用接口運行在用戶態(tài)，用戶空間內(nèi)。操作系統(tǒng)的外殼 命令控制接口是用戶來組織和控制作業(yè)運行的界面，也稱作業(yè)控制接口、命令接口、操作接口。包括脫機(jī)和聯(lián)機(jī)方式。 脫

6、機(jī)方式：用戶以作業(yè)控制說明書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。Shell或批處理程序方式作業(yè)控制（命令）接口 聯(lián)機(jī)方式：直接與系統(tǒng)交互式會話，完成作業(yè)提交。 一般用戶的命令行、可視化窗口等操作都屬于聯(lián)機(jī)方式。 在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中，都提供脫機(jī)方式和聯(lián)機(jī)方式。作業(yè)控制（命令）接口 系統(tǒng)調(diào)用是OS提供的一組用于調(diào)用內(nèi)核功能模塊的接口程序。程序員 利用系統(tǒng)調(diào)用，用戶程序可以請求和釋放系統(tǒng)資源，完成與硬件相關(guān)的工作以及控制程序的執(zhí)行等。系統(tǒng)調(diào)用接口例: 文件管理：文件讀寫和文件控制Open 文件打開Close 文件關(guān)閉Read 讀文件Write 寫文件Creat 文件創(chuàng)建系統(tǒng)調(diào)用-舉例 OS系統(tǒng)調(diào)用子系統(tǒng)稱為陷入(trap)處理機(jī)構(gòu)，由系統(tǒng)調(diào)用引起的中斷稱為陷入中斷或訪管中斷。系統(tǒng)調(diào)用接口系統(tǒng)調(diào)用接口系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過程 系統(tǒng)調(diào)用通常使處理機(jī)從用戶態(tài)轉(zhuǎn)為核心態(tài)，執(zhí)行中斷處理程序，結(jié)束后處理機(jī)返回用戶態(tài)，繼續(xù)執(zhí)行用戶程序。 而普通函數(shù)調(diào)用一般僅發(fā)生進(jìn)程的切換，處理機(jī)仍然是用戶態(tài)，因為被調(diào)用的也是用戶程序。 因此，這兩種調(diào)用有著較大的差別。