第七章操作系統接口2004春季1*第1頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三（一）用戶與操作系統的接口（1）用戶接口

用戶接口是計算機系統與用戶之間進行交互作用和通信的通路。對絕大多數用戶而言，一個計算機系統的可接受性在很大程度上取決于這個用戶接口。用戶接口分為命令接口和程序接口兩類。1。命令接口命令接口是籍助于在用戶和操作系統之間提供高級通信來控制一組程序的處理。這個接口之所以稱命令接口，是因為用戶可以通過打入或在作業(yè)中發(fā)出一系列命令，告訴OS執(zhí)行那些功能。這一類接口是用于作業(yè)控制的，其中又分聯機用戶接口和脫機用戶接口。2004春季2*第2頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三用戶接口聯機用戶接口：聯機用戶接口也叫交互式用戶接口，它用于聯機作業(yè)控制，它是由一組鍵盤操作命令組成。交互式用戶接口交互方式又分成二類，一類是字符方式，終端命令，提供面向流的通信，如MS-DOS。另一類是圖形方式，提供“對話框”、“圖標”、“菜單”等圖形用戶接口（GUI）如Windows。脫機用戶接口也稱批處理用戶接口，它用于脫機作業(yè)控制。脫機作業(yè)控制又分為作業(yè)控制卡和作業(yè)說明書兩種方式。2004春季3*第3頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三用戶接口作業(yè)控制卡方式是指用戶將其操作意圖，用控制語言提供的有關作業(yè)控制命令穿孔在若干卡片上，以控制作業(yè)的運行的一種形式。用戶按照要求將作業(yè)控制卡插入到作業(yè)卡片疊的適當位置上。系統分批讀入這些卡片后開始運行，并按照這些控制卡的信息，指揮和控制作業(yè)的運行，這些作業(yè)控制卡是早期的一種作業(yè)控制方式。作業(yè)說明書也是用作業(yè)控制語言來表達用戶對作業(yè)控制意識的，在形式上同用高級編程語言編制的程序相似。相對于作業(yè)控制卡分散的缺點它具有集中、便于修改、靈活等優(yōu)點。美國1905機GEOGE語言是典型的高級算法的作業(yè)控制語言。2004春季4*第4頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三用戶接口2。程序接口程序接口是OS為正要運行的程序提供服務并與之通信的一個設施，它供所有的用戶程序使用，也供OS的其它組成部分，特別是命令處理程序使用。當一個程序正在執(zhí)行時，程序接口接受對系統服務及資源申請，并與OS的資源管理程序進行通信。這個程序接口主要由系統調用組成。2004春季5*第5頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三用戶接口系統調用是用戶在程序中調用OS所提供的一些子功能模塊，它是一種特殊的過程調用。用戶程序運行在用戶態(tài)下，它通過軟件中斷進入核心，調用系統過程（子模塊），運行在核心態(tài)，返回后仍在用戶態(tài)下運行。用戶程序系統調用從功能上分可包括進程管理、文件管理、信息維護、設備I／O管理等幾方面。系統調用過程大體上分成以下三步：設置系統調用號和參數；系統調用命令的一般處理；系統調用命令處理程序做具體處理。2004春季6*第6頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三用戶接口2004春季7*第7頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三（2）MS-DOS的接口1． MS-DOS層次模塊結構

MS-DOS采用層次模塊結構，它有三個層次模塊和一個引導程序組成。這三個模塊是命令處理程序（COMMAND.COM）、文件系統(MS-DOS.SYS)和輸入輸出系統。其中基本輸入輸出系統又由駐在ROM中的基本輸入輸出系統BIOS和系統盤上的BIOS接口模塊（IO.SYS）兩部分組成。引導程序在盤引導區(qū)中。三個模塊的層次關系如圖所示。

INT10-INT1AINT21用戶程序

鍵盤命令命令處理程序

文件系統

輸入輸出系統2004春季8*第8頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三MS-DOS的接口2。MS-DOS的命令接口—－鍵盤命令選盤命令：＜盤符＞＜CR>例如：A:控制鍵和編輯鍵：例如：Ctrl+Alt+Del系統復位鍵；<F1>復制字符鍵等。內部命令：它是OS內部提供的OS功能子模塊的命令，例如Dir顯示目錄命令等。外部命令：它是存在磁盤上完成某功能可執(zhí)行文件、需要時調入內存執(zhí)行的命令，它有以下幾種類型。擴展名為.com文件是可執(zhí)行的二進制代碼文件。擴展名.exe文件是可執(zhí)行浮動二進制代碼文件。擴展名為.bat文件是批處理文件，批處理文件中可包含內部命令、外部命令以及一些特殊的批處理文件命令。2004春季9*第9頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三MS-DOS的接口3。MS-DOS程序接口通過軟件中斷和系統調用使用MS-DOS提供的功能。用文件系統模塊提供的功能－INT21HMS-DOS文件系統子功能模塊的功能是系統調INT21,它是字符I/O高級方式，它獨立于硬件且與其它操作系統兼容。它包括設備管理、文件管理、目錄管理等。用輸入輸出系統模塊提供的功能－－INT10H-INT1AHMS-DOS的輸入輸出系統模塊提供的功能調用是INT10H-INT1AH。其中INT10H調用顯示驅動程序，INT16H調用鍵盤驅動程序，INT17H調用打印機驅動程序，INT13H調用磁盤I/O驅動程序。2004春季10*第10頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三（3）WINDOWS98的接口1。Windows98用戶界面結構

Windows98使用新的32位的用戶界面，提供統一的工具來瀏覽網絡，局域網及Internet信息。這些包含了一些桌面工具，包括網絡鄰居，可選擇的活動桌面接口，可選擇的頻道接口。Windows98基本組件結構中用戶界面的細框圖如下圖所示。這些工具同其它的基于Win32的、基于Win16的、以及基于MS-DOS的應用程序在同一結構層次上運行。所有的應用程序及工具可以從殼層提供的公用控制中得到好處，例如公用對話框、目錄樹形顯示和列表顯示等。用戶接口工具（網絡鄰居等）進程指示、工具、使用對話框、列表顯示、樹形顯示等2004春季11*第11頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三WINDOWS98的接口2。Windows98命令接口――圖形用戶接口（GUI）

GUI的基本元素有：窗口：是指屏幕上的一塊矩形區(qū)域，應用程序（包括文擋）可通過窗口向用戶展示系統所能提供的各種服務及其需要用戶輸入的信息，用戶可通過窗口去查看和操縱應用程序和文擋。窗口由標題攔、垂直、水平滾動條、控制按鈕、最大化、最小化按鈕、還原按鈕、關閉按鈕等組成。圖標：它是代表一個應用程序或文件的一個小圖象，它也是最小化窗口，通過對圖標的操作可激活相應的程序（選擇它在前臺運行）和啟動應用程序。2004春季12*第12頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三WINDOWS98的接口菜單：用戶在窗口中對應用程序所能執(zhí)行的各種操作是以菜單的形式提供的。菜單一般是由菜單名和若干菜單項所組成。每一菜單項通常都對應于相關的命令或功能。用戶可用鼠標或鍵盤在菜單中選擇一菜單項，來向系統提出相應的服務請求，當用戶選擇某菜單項時，有時便出現彈出菜單和下拉式菜單。對話框：它是在桌面上的帶有標題條和控制菜單的一個臨時窗口，又稱為對話窗口。其主要用途是系統可通過對話框提示用戶輸入與任務有關的信息，或向用戶提供可能需要的信息。對話框由文本框、列表框、命令按鈕、單選按鈕和復選按鈕組成。2004春季13*第13頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三WINDOWS98的接口3。Windows98應用程序接口――API

編寫Windows應用程序，除了用到常規(guī)編程語言的庫函數和數據結構外，還需使用由WindowsSDK提供的適用于Windows應用程序的特殊庫函數及和各種數據結構、語句、文件結構，所有這些內容構成了Windows應用程序設計接口（API）?？梢园袮PI視作一個有各類工具的集合，如果使用得當，這些工具開發(fā)出來的Windows應用程序，可適當用各種類型的計算機（PC機）。

2004春季14*第14頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三WINDOWS98的接口

Windows應用程序可以充分利用API提供的各種特征。這些特征是：幾個應用程序共享顯示器、內存、鍵盤、鼠標和系統計時器，應用程序之間的數據變換與設備無關的圖形功能；多任務；動態(tài)鏈接。

WindowsAPI函數可分為窗口管理接口函數、圖形設備接口（GDI）函數和系統服務接口函數等三類函數。2004春季15*第15頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三WINDOWS98的接口窗口接口函數包括創(chuàng)建、移動和修改窗口函數；建立、修改菜單，獲得菜單項狀態(tài)等功能的函數；建立系統輸出的函數；消息管理和處理的函數等。

圖形設備接口函數包括了Windows應用程序中執(zhí)行與設備無關的圖形操作所需的各類函數，這些操作包括在幾種輸出設備上畫各種類型的線條、文字和位映射圖象的函數。

系統服務接口函數包括GDI支持多任務而提供的函數，涉及多任務和內存管理函數。2004春季16*第16頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三（4）UNIX（LINUX）系統調用1。進程控制fork系統調用創(chuàng)建新的子進程格式：intfork()fork調用返回時，系統中已有兩個用戶級環(huán)境完全相同的進程在在，這兩個進程從fork調用中得到的返回值不同，其中子進程得到的返回值為零，父進程得到的返回值是新創(chuàng)建子進程的進程標識號。2004春季17*第17頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三UNIX（LINUX）系統調用exec系統調用格式：(六種）

intexecl(path,arg0,arg1,…,argn,(char*)0)char*path,*arg0,*arg1,…,*argn;exec調用進程的正文段被指定的目標文件的正文段所覆蓋，其屬性的變化方式與fork成功后從父進程那里繼承屬性的方式幾乎是一樣的。系統中絕大多數命令都是通過exec來執(zhí)行的，不但shell進程所創(chuàng)建的子進程使用它來執(zhí)行用戶命令，shell進程本身和它的祖先進程也是用exec來啟動執(zhí)行的。2004春季18*第18頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三UNIX（LINUX）系統調用exit系統調用終止進程執(zhí)行格式：voidexit(status)intstatus;

參數status是調用進程終止時傳遞給其父進程的值。如調用進程還有子進程，則將其所有子進程的父進程改為1號進程。2004春季19*第19頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三UNIX（LINUX）系統調用wait系統調用等待子進程暫仃或終止格式：intwait(stat_loc)intwait((int*)0)intstat_loc;wait調用將調用進程掛起，直到該進程收到一個被其捕獲的信號或者它的任何一個子進程暫仃或終止為止。如果wait調用之前已有子進程暫仃或終止，則該調用立即返回。2004春季20*第20頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三UNIX（LINUX）系統調用2.文件基本操作creat系統調用創(chuàng)建普通文件格式：#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>intcreat(path,mode)char*path;/*文件路徑名*/intmode;/*文件存取權*/

返回一個當前進程可用的最小文件描述符fd。2004春季21*第21頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三UNIX（LINUX）系統調用unlink系統調用刪除文件連結格式：intunlink(path)charpath;/*文件路徑名*/2004春季22*第22頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三UNIX（LINUX）系統調用open系統調用格式：#include<fcntr.h>intopen(path,oflag[,mode])char*path;/*文件路徑名*/intoflag,mode;/*打開方式和存取權標志*/oflag取值：O_RDONLY、O_WRONLY、O_RDWR之一，按需要用‘|’符與O_NDELAY、O_CREAT、O_TRUNC、O_EXCL、O_APPEND、O_SYNC標志組合。返回已打開文件的文件描述符fd。2004春季23*第23頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三UNIX（LINUX）系統調用close系統調用格式：intclose(fd)intfd;/*文件描述符*/2004春季24*第24頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三UNIX（LINUX）系統調用read系統調用格式：intread(fd,buf,nbytes)intfd;/*文件描述符*/char*buf;/*緩沖區(qū)地址*/unsignednbytes;/*要讀的字節(jié)數*/2004春季25*第25頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三UNIX（LINUX）系統調用write系統調用格式：intwrite(fd,buf,nbytes)intfd;/*文件描述符*/char*buf;/*緩沖區(qū)地址*/unsignednbytes;/*要寫的字節(jié)數*/2004春季26*第26頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三UNIX（LINUX）系統調用lseek系統調用格式：#include<unistd.h>longlseek(fd,offset,inter)intfd;/*文件描述符*/longoffset;/*文件偏移量*/intinter;/*對偏移量的解釋*/inter取值：SEEK_SET、SEEK_CUR、SEEK_END分別表示把文件讀/寫指針置為offset給定值、當前指針+offset值、文件大小+offset值。2004春季27*第27頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三（二）用戶與中文操作系統的接口（1）字符集長期以來，計算機的代碼體系是以ASCII碼為基礎的，若要處理非英語的語言（如中文、阿拉伯文等）并不是一件簡單的事，各國都需要作出適合本國情況的本地化工作，在我國為處理中文，這就要作漢化。

2004春季28*第28頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三字符集我國1981年公布的《通訊用漢字字符集（基本集）及其交換碼標準》GB2312-80方案，把高頻字、常用字歸結為漢字基本字符集（共6763個字），再按出現的頻度為一級漢字3755個（按拼音排序）和二級漢字3008個（按部首排序），加上西文字母、數字、圖形符號等700多個，如果再加上用戶自行定義的專用漢字和符號等，那末一個適用的漢字系統應具有能處理多達8000余個漢字字符的能力。2004春季29*第29頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三字符集

國字標準（GB2312-80）漢字字符集代碼表中含為94個區(qū)，每個區(qū)94位，每個漢字由2個字節(jié)表示，第一個字節(jié)為區(qū)編號，第二個字節(jié)為位編號。所以漢字是屬于雙字節(jié)符集。1995年底，我國又公布了GB2312的擴充版本大字符集國家標準GBK，它能容納包括簡繁體多達21000個漢字。GBK定義的首字節(jié)范圍為0×81-0×FE，尾字節(jié)定義的范圍為0×40－0×7E，0×80－0×FE。GBK與GB2312內碼標準完全兼容，支持GB13000.1定義的漢字，并擴充了一些新的符號。2004春季30*第30頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三字符集為了保證中西文兼容，系統中必須保留西文內碼，即ASCII碼，同時又要允許漢字內碼使用，并且不能產生二義性。若采用GB2312-80規(guī)定的國標碼為漢字內碼，則必然與同采用七位二進制位的ASCII碼沖突。所以必須要對漢字國標碼進行適當變換。目前我國通行的方案是采用變形國標碼，作為內碼，它是國標碼的每個字節(jié)高位置1。這樣漢字編碼為中西文兼容，它也是占用擴展ASCII碼，拼裝而成。2004春季31*第31頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三字符集漢化只是一種針對漢字的改造，對于整個世界的不同方種的信息處理，它依然是不完備的。隨著世界范圍內信息交換的日益普遍、頻繁，OS的國際化／本地化也在加快，編碼方面，全球統一的大字符集――ISO／IEC10646也已經誕生。自從ISO10646通過以后，漢字也作為一個獨立字符出現，這就和以前的ASCII碼形成了重大的區(qū)別。2004春季32*第32頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三字符集ISO／IEC10646字符集（UCS）的特點是世界上各種流行文字占有不同的碼位，互不沖突，從根本上支持多文種的同時處理，碼長統一，轉換規(guī)則簡明，但是由于與原ASCII碼制沖突，所以若以UCS為處理碼則較難利用原系統的處理能力。2004春季33*第33頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三字符集16位的Unicode是一種國際字符集標準，該標準定義了大多數世界上已知字符集的唯一的16位值。它由Unicode研討會維護和改進，它符合ISO10646國際標準。WindowsNT最內部的文本字符串以16位Unicode字符串存儲和處理的。2004春季34*第34頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三(2)漢字信息的顯示和打印漢字字形遠比西文字母字形復雜，筆畫也繁簡不一，為此用計算機顯示和打印漢字時常用點陣和輪廓式字模表示。把單個漢字離散成網點，每點以一個二進制位表示，這樣就組成了漢字的點陣字模。在中文MS-DOS環(huán)境屏幕顯示采用16×16點陣字模，而打印則采用24×24、32×32、48×48點陣字模等。2004春季35*第35頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三漢字信息的顯示和打印2004春季36*第36頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三漢字信息的顯示和打印為了使字形漂亮同時漢字字模占用字節(jié)數少，就采用輪廓矢量漢字，矢量漢字用漢字輪廓的特征點坐標來表示，然后用特征點直線表示漢字輪廓。UCDOS的字庫hzkslstj等是矢量漢字庫。在Windows中，Microsoft采用TrueType字形技術，TrueType對字形的描述是輪廓描述。TrueType的字形包括TrueType指令（218條）、數據和TrueType字形發(fā)生器。Adobe公司采用類同TrueType字形的PostScript字體，PostScript字體廣泛應用于印刷出版行業(yè)。2004春季37*第37頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三(3)漢字的輸入

漢字輸入方式有鍵盤、手寫、語音和掃描識別輸入等幾種。鍵盤輸入漢字是常用的基本方法。為了能直接使用西文鍵盤進行輸入，就必須為漢字設計相應的編碼，即用字母數字串來代替漢字。常用的漢字輸入法有：以GB2312-80為基準的國標碼和國標區(qū)位碼：國標碼是GB2312-80所規(guī)定的機器內部編碼，每個漢字4個16進制數字來表示。而國標區(qū)位碼是國標碼的一種變形，每個漢字用二-十進制區(qū)碼和位碼來表示，它相對國標碼便于查找，但兩碼同樣難以記憶。2004春季38*第38頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三漢字的輸入以發(fā)音為基礎的拼音碼：如全拼拼音、簡拼拼音、雙拼拼音、智能ABC等。拼音碼是以“漢字拼音方案”為基礎定義的簡單易學的輸入方案，它是用戶使用較多的輸入法，它有簡單易學、學后不易忘記等優(yōu)點，但也存在重碼率高，輸入速度慢等缺點。智能ABC在音碼的基礎上，增加了一定的智能性和較大的靈活性尤其適合非專業(yè)錄入人員的漢字輸入。2004春季39*第39頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三漢字的輸入拼形碼：如五筆字型、鄭碼、太極碼等。拼音碼是按字的結構給漢字編碼，其基本原理是把漢字看成是由基本的構字單元一字根和最小的構字單元“筆劃”構成，字根和筆畫又映射有代碼，因此也就有了相應的代碼。拼形碼方案較多，其中五筆字型輸入法普及率最高。音形碼：如自然碼、沈碼、華夏碼等。音形碼是音碼和形碼編碼方案的結合，音形碼往往取漢語拼音的第一個字母為聲碼，再結合字根或部首的形碼，這樣學習難和重碼率比較居中。2004春季40*第40頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三(4)操作系統的實現

具有處理漢字功能的操作系統有二種實現方法。內核法：它從操作系統內核支持漢字處理。Windows95/98中文版是一個完全漢化的雙字節(jié)版本，它在保持和原的通用的GB2312-80漢字字符集完全兼容的基礎上，推出了能容納多達21000多個漢字，簡繁體都有的大字符集國家標準GBK，并提供相應的漢字字庫和輸入方法，支持基于GBK的排序方法、時間、日期、貨幣的中文表示等。2004春季41*第41頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三操作系統的實現外掛法：它采用在西文操作系統外掛模塊，以增加操作系統處理功能。中文之星2.97/3.0forNT、四通利方RichWin97/2000是這類產品代表。如單使用中文操作環(huán)境，則使用內核法Windows98中文版操作系統方便。如使用環(huán)境需經常變換中、西文操作系統環(huán)境，則采用固定安裝西文Windows98操作系統，需要使用中文環(huán)境時，再安裝外掛式OS如RichWin2000等，使用完成后再卸載，恢復西文環(huán)境。2004春季42*第42頁，共46頁，2023年，2月20日，星期三習題1．脫機用戶接口是配置在﹎﹎A﹎﹎操作系統中的，它是由一組﹎﹎B﹎﹎所組成，聯機用戶接口是由一組﹎﹎C﹎﹎所組成，而程序接口則是由一組﹎﹎D﹎﹎所組成。A：（1）微機；（2）批處理；（3）分時；（4）實時。B、C、D：（1）系統