華東理工大學(xué)《操作系統(tǒng)》第二章用戶接口剖析

其次章操作系統(tǒng)用戶界面2.1作業(yè)的根本概念2.2作業(yè)的建立2.3命令接口2.4系統(tǒng)調(diào)用附linux的用戶界面2.1作業(yè)的根本概念1.作業(yè)(Job),任務(wù)(Task)用戶在一次計算過程中，或者一次事務(wù)處理過程中，要求計算機系統(tǒng)所做工作的總稱2.作業(yè)步一個作業(yè)可劃分成假設(shè)干局部，稱為一個作業(yè)步。在作業(yè)運行期間，各作業(yè)步之間存在著相互聯(lián)系，往往上一個作業(yè)步的結(jié)果作為下一個作業(yè)步的輸入.

典型的作業(yè)步編譯連接裝配運行目標程序段目標程序源程序輸入數(shù)據(jù)子程序庫函數(shù)動態(tài)庫函數(shù)計算結(jié)果一次有一批作業(yè)進入系統(tǒng)，并在操作系統(tǒng)掌握下，一個接一個地進展處理3.作業(yè)流“輸入”

“編譯”、“連接裝配”、“運行”程序

數(shù)據(jù)作業(yè)說明書作業(yè)從系統(tǒng)的角度：業(yè)務(wù)處理：表達用戶的掌握意圖作業(yè)說明書:一個獨立于程序的文件，刻畫了用戶對作業(yè)的根本描述，以及用戶對作業(yè)處理的掌握要求.作業(yè)是一個比程序更廣的概念.4.作業(yè)的組成2.2作業(yè)的建立一個作業(yè)建立過程的兩個子過程： 作業(yè)的輸入 作業(yè)掌握塊的建立作業(yè)掌握塊JCB和作業(yè)：一一對應(yīng)關(guān)系1.作業(yè)的輸入作業(yè)的輸入將作業(yè)程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說明書從輸入設(shè)備〔例如鍵盤〕輸入到外存輸入井，并加以組織,在磁盤上形成一個后備作業(yè)的過程作業(yè)輸入方式有聯(lián)機輸入方式:外圍設(shè)備直接和主機連接,通過交互來輸入作業(yè)脫機輸入方式

直接耦合方式SPOOLing系統(tǒng)(SimultaneousPeripheralOperationsOn-Line同時的外圍設(shè)備聯(lián)機操作/假脫機技術(shù)):通道技術(shù)實現(xiàn)解釋：外存輸入井

在磁盤上開拓的一塊空間，用于存放后備作業(yè)，包括程序，數(shù)據(jù)，作業(yè)說明書，作業(yè)掌握塊卡片IBM1401IBM7094IBM1401輸入磁帶磁帶機卡片閱讀機輸出磁帶打印機脫機輸入方式直接耦合方式把主機和外圍低檔機通過一個公用的大容量外存直接耦合起來主機公用存儲器低檔PC機低檔PC機高速低速〔4〕SPOOLing系統(tǒng)

全稱： SimultaneousPeripheralOperationsOn-Line含義： 同時的外圍設(shè)備聯(lián)機操作〔假脫機技術(shù)〕包括：輸入程序模塊輸出程序模塊作業(yè)調(diào)度程序輸入裝置輸入裝置通道通道輸出裝置輸出裝置通道

主機系統(tǒng)輸入管輸出管理模塊理模塊外設(shè)輸入井輸出井SPOOLing系統(tǒng)輸入緩沖區(qū)輸出緩沖區(qū)SPOOLing系統(tǒng)工作原理作業(yè)執(zhí)行前用慢速設(shè)備將作業(yè)預(yù)先輸入到輸入井中，稱為預(yù)輸入作業(yè)運行后，使用數(shù)據(jù)時，從輸入井中取出作業(yè)執(zhí)行不必直接啟動外設(shè)輸出數(shù)據(jù)，只需將這些數(shù)據(jù)寫入輸出井中作業(yè)全部運行完畢，再由外設(shè)輸出全部數(shù)據(jù)和信息，稱為緩輸出實現(xiàn)了對作業(yè)輸入、組織調(diào)度和輸出的統(tǒng)一治理使外設(shè)在CPU直接掌握下，與CPU并行工作〔稱為假脫機〕2．JCB的建立在系統(tǒng)把作業(yè)信息輸入到輸入井之后,依據(jù)作業(yè)說明書和有關(guān)作業(yè)信息在外存的位置等建立作業(yè)掌握表JCB。JCB表的數(shù)量是一個常數(shù)外存輸入井的大小有限只有在獲得JCB表項和足夠輸入井空間后作業(yè)才可能創(chuàng)立成功(1)JCB主要內(nèi)容a.作業(yè)的描述信息：如作業(yè)名，用戶名，用戶帳號，調(diào)度信息〔作業(yè)優(yōu)先級別〕，資源需求，作業(yè)進入系統(tǒng)時間，作業(yè)估量運行時間，作業(yè)開頭處理時間，作業(yè)完成時間，作業(yè)狀態(tài)等。b.作業(yè)的存儲信息：輸入井地址，輸出井地址c.作業(yè)說明書信息：作業(yè)說明書文件名注:JCB包含的信息數(shù)量及內(nèi)容因系統(tǒng)而異(2)批處理作業(yè)的狀態(tài)及轉(zhuǎn)換一個作業(yè)從進入系統(tǒng)到運行完畢經(jīng)受四個不同的狀態(tài)： “提交”:作業(yè)輸入—建立表 “后備”：建立JCB表后—作業(yè)進入內(nèi)存前 “執(zhí)行”：作業(yè)進入內(nèi)存后—執(zhí)行完畢 “完成”：執(zhí)行完畢---作業(yè)撤消作業(yè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖數(shù)據(jù)提交狀態(tài)完成狀態(tài)后備狀態(tài)執(zhí)行狀態(tài)作業(yè)控制進程…輸入設(shè)備數(shù)據(jù)源程序輸出設(shè)備作業(yè)說明書輸入井運行等待就緒輸出井輸入程序輸出程序作業(yè)調(diào)度進程調(diào)度2.3命令接口操作系統(tǒng)為用戶供給的用戶接口有兩級:1.命令接口(掌握級接口)是操作系統(tǒng)為用戶供給的各種操作命令，用戶可利用這些操作命令來組織作業(yè)的工作流程和掌握作業(yè)的運行；2.系統(tǒng)調(diào)用(程序級接口)是操作系統(tǒng)為用戶供給的一組系統(tǒng)功能調(diào)用，用戶可以在源程序一級使用這些系統(tǒng)調(diào)用，懇求操作系統(tǒng)供給的效勞。用戶與操作系統(tǒng)的接口---操作系統(tǒng)供給應(yīng)用戶的、支持用戶與操作系統(tǒng)通信和進展交互作用的通路。1.命令接口命令接口--用戶通過操作系統(tǒng)供給的一系列命令來掌握作業(yè)的執(zhí)行。在掌握級接口中，有兩種不同作業(yè)掌握方式，因此有兩類不同的掌握接口。〔1〕脫機作業(yè)掌握接口〔2〕聯(lián)機作業(yè)掌握接口計算機不斷適應(yīng)人的需求,以便利用戶為目標。將涉及現(xiàn)代操作系統(tǒng)代碼中的80%以上。〔1〕脫機作業(yè)掌握接口脫機作業(yè)掌握接口：由一組作業(yè)掌握語言組成。用戶利用此語言將事先考慮到的對作業(yè)和各種可能，要求寫成作業(yè)掌握說明書，連同作業(yè)一并提交給系統(tǒng)。系統(tǒng)運行該程序時，對作業(yè)掌握說明書，一邊解釋一邊執(zhí)行，直到運行完該作業(yè)，并遇到撤離命令為止?！?〕聯(lián)機作業(yè)掌握接口：聯(lián)機作業(yè)掌握接口：用戶通過終端設(shè)備和界面，輸入或點擊掌握命令，向系統(tǒng)提出要求。用戶每一個命令，系統(tǒng)掌握轉(zhuǎn)入命令解釋或執(zhí)行程序，執(zhí)行要求，如此反復(fù)直至其作業(yè)或任務(wù)完成。以不同形式表現(xiàn)出來：命令行界面(鍵盤命令)圖形化界面(菜單,窗口,圖標)虛擬現(xiàn)實的界面〔語音、視點、姿勢〕1)Xwindow—Linux的圖形窗口界面Linux配有圖形窗口界面，這就是Xwindow系統(tǒng)。區(qū)分在于：XWindow具有敏捷的界面。它的各個界面之間是完全不同的，XWindow和MSWindows有著特別相像的地方：?兩者都使用圖形界面；?都主要通過鼠標操作來協(xié)作鍵盤完成任務(wù)；?都可以處理多個窗口；?都可以建立窗體、菜單和對話框等。3.Linux的命令接口3.Linux的命令接口2)linux的外殼shell

Shell本身是一個程序，而不是內(nèi)核的一局部。Shell是一種特殊的命令解釋器，還是一種編程語言常見shellbsh,csh,bashlinux命令的一般形式：command[opt1,opt2……optm]arg1,arg2……其中command是命令名稱，opti是選項，argi是參數(shù)。opti選項：指明命令的執(zhí)行要求等argi命令參數(shù)：命令在執(zhí)行前所需的資源、文件和數(shù)據(jù)典型命令實例：〔1〕linux系統(tǒng)：

who

ls-l

〔2〕DOS系統(tǒng)

dirc:\附：shell程序設(shè)計1shell程序的編寫$vifirst.sh#!/bin/bash#Myfirstshellscript(注釋)clearecho“Hello,everybody!“shell除了以交互方式執(zhí)行命令外，還可以進展程序設(shè)計。它供給了定義變量和參數(shù)的手段以及豐富的程序掌握構(gòu)造。shell編程的流程掌握和其它高級程序設(shè)計語言一樣，shell同樣供給了用來掌握程序流程的命令，使用戶可以設(shè)計出“挨次”、“分支”、“循環(huán)”等構(gòu)造的程序。shell編程的流程掌握可歸納為如下三個方面：測試語句：test選擇語句：if、case循環(huán)語句：for、while_do_done、until_do_doneshell編程：從命令行輸入一個簡潔的算術(shù)表達式計算結(jié)果。位置參數(shù)為X運算符Y

shell程序名參數(shù)1參數(shù)2參數(shù)3位置參數(shù)在程序中表示為$1$2$3程序compute：#!/bin/bashIftest$#=3thencase$2in+)letresult=$1+$3;;-)letresult=$1-$3;;x)letresult=$1*$3;;/)letresult=$1/$3;;*)exit;;esacecho“answeris$result”fi$chmod+xcompute$compute1+2

2.shell程序執(zhí)行〔1〕bashshell程序文件名例：$shfirst〔2〕利用輸入重定向例：bash<Shell程序文件名〔3〕chmod+xshell程序文件名:成為可執(zhí)行文件，然后可直接執(zhí)行shell程序執(zhí)行〔1〕bashshell程序文件名例：$shfirst〔2〕利用輸入重定向例：bash<Shell程序文件名〔3〕chmodshell程序文件名:成為可執(zhí)行文件，然后可直接執(zhí)行用戶界面的進展

隨著計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)的進展，使操作系統(tǒng)供給的接口在形式上和功能上發(fā)生了很大的變化，其進展方向是可視化、集成化、智能化。操作系統(tǒng)為用戶供給的是一個更友好的、更直觀的、易懂的、圖文并茂的、且具有肯定智能的計算環(huán)境。用戶可以通過文字、圖像、聲音等媒體，以及鍵盤、鼠標、掃描儀、聲音裝置等部件來驅(qū)動操作系統(tǒng)供給的命令和用戶擴大的自定義命令，從而到達輕松、便利地使用計算機的目的。2.系統(tǒng)調(diào)用程序級接口－－用戶在程序中通過一系列的系統(tǒng)調(diào)用〔SystemCall〕向操作系統(tǒng)提出效勞懇求，系統(tǒng)調(diào)用是嵌入到程序中使用，用戶在程序中調(diào)用操作系統(tǒng)所供給的一些子功能。系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)供給應(yīng)編程人員的唯一接口。系統(tǒng)調(diào)用的處理過程〔續(xù)1〕在系統(tǒng)中為掌握系統(tǒng)調(diào)用效勞的機構(gòu)稱為陷入〔TRAP〕或特別處理機構(gòu)相對應(yīng)，把由于系統(tǒng)調(diào)用引起處理機中斷的指令稱為陷入或特別指令〔或稱訪管指令〕在操作系統(tǒng)中，每個系統(tǒng)調(diào)用都對應(yīng)一個事先給定的功能號，例如0、1、2、3等在陷入指令中必需包括對應(yīng)系統(tǒng)調(diào)用的功能號而且，在有些陷入指令中，還帶有傳給陷入處理機構(gòu)和內(nèi)部處理程序的有關(guān)參數(shù)必需為實現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)用功能的子程序編造入口地址表每個入口地址與相應(yīng)的系統(tǒng)程序名對應(yīng)陷阱處理程序把陷入指令包含功能號與入口地址表有關(guān)項對應(yīng),系統(tǒng)調(diào)用功能號驅(qū)動有關(guān)子程序執(zhí)行在系統(tǒng)調(diào)用處理完畢之后，用戶程序需利用系統(tǒng)調(diào)用返回結(jié)果連續(xù)執(zhí)行愛護現(xiàn)場：在進入系統(tǒng)調(diào)用處理之前，陷入處理機構(gòu)還需保存處理機現(xiàn)場在系統(tǒng)調(diào)用處理完畢之后，要恢復(fù)處理機現(xiàn)場，現(xiàn)場被愛護在特定的內(nèi)存區(qū)或存放器中系統(tǒng)調(diào)用的處理過程〔續(xù)2〕

systemcall

入口地址表

(1)保護處理現(xiàn)場(2)取系統(tǒng)調(diào)用功能號并尋找子程序入口(3)返回A0A1Ai

AnA0A1AiAnSub0Sub1SubiSubn用戶程序陷入處理機構(gòu)系統(tǒng)子程序系統(tǒng)調(diào)用的處理過程系統(tǒng)調(diào)用與一般過程調(diào)用的區(qū)分系統(tǒng)調(diào)用將系統(tǒng)轉(zhuǎn)入管態(tài)(核心態(tài))：調(diào)用程序在目態(tài)(用戶態(tài))，被調(diào)用程序在系統(tǒng)態(tài)，而一般過程調(diào)用，其調(diào)用程序和被調(diào)用程序都運行在用戶態(tài)。管態(tài)：處理機在系統(tǒng)程序中執(zhí)行目態(tài)：處理機在用戶程序中執(zhí)行 操作系統(tǒng)供給的系統(tǒng)功能調(diào)用從低級的匯編語言級的接口，進展到高級語言中供給的操作系統(tǒng)效勞界面，用戶在用高級語言編程時，可以利用操作系統(tǒng)供給的豐富的系統(tǒng)功能調(diào)用來懇求系統(tǒng)資源，進展進程掌握和通信，完成信息的處理等工作。系統(tǒng)調(diào)用的分類每個操作系統(tǒng)都供給幾百種系統(tǒng)調(diào)用，大致分類：

進程掌握類文件操作類進程通信類設(shè)備治理類存儲治理類線程治理類linux系統(tǒng)調(diào)用舉例：1、有關(guān)于設(shè)備治理的系統(tǒng)調(diào)用讀寫read,write翻開與關(guān)閉：open,close2、有關(guān)于文件系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用翻開read、讀read寫write、創(chuàng)立creat和刪除unlink等等3、有關(guān)進程掌握的系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)立fork，wait,exit,getpid………例如：main{

inti;

if(fork==0){

/*子進程執(zhí)行*/

printf(“Thisischildprocess\n”);

}

else{

/*父進程執(zhí)行*/

printf(“Thisisparentprocess\n“);

}

}

作業(yè)：2.22.52.72.8Linux根本命令(使用man命令幫助)

A)linux命令的一般形式：Command-arg1,-arg2……[opt1,opt2……optm]其中command是命令名稱，opti是選項，argi是參數(shù)。opti選項：指明命令的執(zhí)行要求等argi命令參數(shù)：命令在執(zhí)行前所需的資源、文件和數(shù)據(jù)B)Linux根本命令區(qū)分大小寫C)終止一個正在執(zhí)行的命令用Ctrl+C鍵1man命令名：顯示相應(yīng)命令的幫助文件如manls，按“q”鍵返回。2.su命令su命令是用來將當(dāng)前用戶轉(zhuǎn)換為其他用戶身份。其命令的語法格式為：加[用戶帳號]：指定要變更的用戶。假設(shè)不指定此參數(shù)，則預(yù)設(shè)變更為root。3whowho命令用來顯示當(dāng)前注冊到系統(tǒng)的每個用戶的注冊名、終端類型、注冊時間和遠程主機IP。whoami命令顯示當(dāng)前注冊到系統(tǒng)的自己用戶名。4date顯示和設(shè)置系統(tǒng)的當(dāng)前日期和時間，cal顯示日歷。5hostname既可以用來顯示系統(tǒng)當(dāng)前的主機名或域名，也可用來設(shè)置系統(tǒng)的主機名。6exit關(guān)閉terminal終端7cd用來轉(zhuǎn)變名目。cd.:當(dāng)前名目;cd..:當(dāng)前名目的上一級名目;cd～:當(dāng)前用戶的主名目;cd[directoryname]轉(zhuǎn)變到指定的名目如cd/boot8pwd：顯示當(dāng)前路徑。9cp：文件或名目的復(fù)制。如要把文件file1拷貝到文件file2，用如下命令：cpfile1file2如要把名目aa拷貝到名目bb，用如下命令：cp–raabb10ls：顯示名目內(nèi)容它的輸出格式可通過選項來掌握。沒有任何選項的ls命令將依據(jù)字母挨次列出全部非隱蔽文件，顯示的列數(shù)以正好適合窗口的大小為準。最常用的一組選項是-la。這里a表示要列出全部的文件；l表示以長格式列出，它使輸出結(jié)果成為一個具體的長列表。11mkdir/rmdirmddir用來建立一個新的名目。rmdir用來刪除指定的空名目。12fdisk–l/dev/hda:顯示硬盤/dev/hda的分區(qū)信息.13mount[-參數(shù)][設(shè)備名稱][裝載點](根用戶執(zhí)行)mount命令用來把特殊文件〔通常是設(shè)備名〕指定的文件系統(tǒng)安裝在作為一個參數(shù)被指定的名目上。留意在取出盤之前要先卸掉盤上的文件系統(tǒng),否則會導(dǎo)致信息喪失.假設(shè)在運行mount命令時不使用任何參數(shù)，它將列出當(dāng)前被安裝的全部文件系統(tǒng)。#mkdir/mnt/floppy#mount-tmsdos/dev/fd0/mnt/floppy:裝載dos格式的軟盤后就可以在/mnt/floppy里訪問軟盤的內(nèi)容了.#mkdir/mnt/cdrom#mount-tiso9660/dev/cdrom/mnt/cdrom#mkdir/mnt/winc#mount-tvfat/dev/hda1/mnt/winc以上如要顯示中文文件名，則須加參數(shù)–oiocharset=gb2312，如mount-oiocharset=gb2312/dev/hda1/mnt/winc#mkdir/mnt/usb#mount–oiocharset=gb2312/dev/sda1/mnt/usb(訪問U盤的內(nèi)容)umount[-參數(shù)][設(shè)備名稱][裝載點]#umount/mnt/floppy#umount/dev/hda113mv文件或名目更名或?qū)⑽募梢粋€名目移到另一個名目假設(shè)最終一個變量指定的是一個現(xiàn)有的名目，那么這一命令將把命令行中指定的全部文件移到這一名目中；假設(shè)給出的是兩個文件，mv將把文件重新命名。只有當(dāng)最終一個變量是一個名目時，mv命令的變量才可以超過兩個，如mvfile1file2mulu1.14rm用來刪除指定的文件或名目。rm可與find命令聯(lián)合使用，查找某一文件并刪除它。協(xié)作使用文件名生成符號“?”“*”如a?.c、a*.c等。如刪除一個名目：rm–rf名目名15Tab鍵：使用命令補齊

所謂命令補齊(Command-LineCompletion)是指當(dāng)鍵入的字符足以確定名目下一個唯一的文件時只須按Tab鍵就可以自動補齊該文件名的剩下局部，例如要把名目/freesoft下的文件gcc-2.8.1.tar.gz解包，當(dāng)鍵入到tarxvfz/freesoft/g時假設(shè)該文件是該名目下唯一以g起頭的文件的話就可以按下Tab鍵，這時命令會被自動補齊為：tarxvfz。

16find命令用來查找指定名目的文件。find以它為起點進展搜尋的名目想要查找的文件名及對文件執(zhí)行的操作。如：find/–namea.txtfind/-name*.htm–a-userzhangsan17grep命令用來在指定的對象中搜尋指定的文本。語法是：grep〈text〉〈file〉。18more按頁顯示?？梢悦看我黄恋胤單谋疚募膬?nèi)容。這一命令只能對文件向下進展翻頁。19cat通常是用來在屏幕上滾動顯示文件的內(nèi)容及創(chuàng)立一個新文件。它的格式是：顯示文件的內(nèi)容：catfilename創(chuàng)立一個新文件：cat>filename回車后輸入Ctrl+D存盤退出。創(chuàng)立一個新的空文件可用：touchfilename20A>B、A<B、A>>B輸入輸出重定向,A>B:程序A的內(nèi)容輸出到文件B。如：ls>tempA>>B：程序A的內(nèi)容追加到文件B的后面。A<B:程序A從B文件得到數(shù)據(jù)的輸入。如：wc–l<hello21alias/unaliasalias:給簡單命令定義別名,可以將常用卻冗長的指令以其他的名字定義別名。如：aliasdir=”ls-a-l”為“l(fā)s-a-l“定義了一個別名“dir“；unalias用來取消別名。如前面曾把dir設(shè)置為ls命令的別名，要取消它只須輸入unaliasdir即可。22tar打包解包tar<可選項>file1file2file3如tar-cvfbackup.tar/etc將/etc下的全部文件打包成tar檔案文件backup.tartar–xvfback