1、1,第二章 操作系統(tǒng)用戶界面,作業(yè)組織和控制 系統(tǒng)調(diào)用(SYSTEM CALL) 圖形用戶接口(GUI, GRAPHIC USER NTERFACE),本章主要從用戶使用和系統(tǒng)管理兩方面出發(fā)，討論OS為用戶提供的編程接口和命令控制接口，先討論命令控制接口。然后再討論系統(tǒng)調(diào)用與編程接口，首先要了解作業(yè)和作業(yè)管理。,2,一、作業(yè)的基本概念,返回,1、作業(yè)的定義 一個(gè)作業(yè)是指在一次應(yīng)用業(yè)務(wù)處理過程中，從輸入開始到輸出結(jié)束，用戶要求計(jì)算機(jī)所做的有關(guān)該次業(yè)務(wù)處理的全部工作。 用戶的觀點(diǎn)：在一次業(yè)務(wù)處理過程中，從輸入程序和數(shù)據(jù)到輸出結(jié)果的全過程。 系統(tǒng)的觀點(diǎn)：作業(yè)是由程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說明書組成。（作業(yè)說明

2、書是由作業(yè)控制語言編寫） 作業(yè)步是在一個(gè)作業(yè)的處理過程中，計(jì)算機(jī)所做的相對(duì)獨(dú)立的工作。,3,2、作業(yè)的組成,作業(yè)由程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說明書三部分組成。 作業(yè)說明書包括作業(yè)基本情況、作業(yè)控制、作業(yè)資源要求的描述；它體現(xiàn)用戶的控制意圖。如：預(yù)計(jì)運(yùn)行時(shí)間、要求的資源情況、執(zhí)行優(yōu)先級(jí)等。 作業(yè)基本情況：用戶名、作業(yè)名、編程語言等； 作業(yè)控制描述：作業(yè)控制方式、作業(yè)步的操作順序、作業(yè)執(zhí)行出錯(cuò)處理； 作業(yè)資源要求描述：處理時(shí)間、優(yōu)先級(jí)、內(nèi)存空間、外設(shè)類型和數(shù)量等；,4,二、作業(yè)的建立,建立一個(gè)作業(yè)必須把該作業(yè)所包含全部程序和數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)的外存 (或稱輔存)上。而且，還要由作業(yè)注冊(cè)程序在系統(tǒng)中為該作業(yè)申請(qǐng)

3、建立一個(gè)相應(yīng)的作業(yè)控制塊(JCB)，當(dāng)一個(gè)作業(yè)的全部程序和數(shù)據(jù)輸入到輸入到外存且在系統(tǒng)中建立了相應(yīng)的JCB之后，就說一個(gè)作業(yè)已經(jīng)建立起來了。 建立一個(gè)作業(yè)包括兩個(gè)子過程 JCB登記了和該作業(yè)的一些相關(guān)信息（具體以后介紹），且JCB與作業(yè)之間具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。,一個(gè)是作業(yè)的輸入過程,一個(gè)是建立JCB的過程,5,1、作業(yè)輸入方式 作業(yè)輸入方式可分為5種： 聯(lián)機(jī)輸入方式 用戶和系統(tǒng)通過交互會(huì)話方式來輸入作業(yè)。 脫機(jī)輸入方式（又稱預(yù)輸入方式） 利用低檔的個(gè)人計(jì)算機(jī)事先將作業(yè)輸入到外存 介質(zhì)上（如磁盤、磁帶等）,6, 直接耦合輸入方式 直接耦合輸入方式是把主機(jī)和外圍低檔微機(jī)通過一個(gè)公用的大容量的外存直接

4、耦合起來，保留了脫機(jī)輸入方式的快速輸入的優(yōu)點(diǎn)，又克服了聯(lián)機(jī)輸入方式浪費(fèi)CPU資源的缺點(diǎn)。直接耦合輸入方式的工作原理如下圖所示。,直接耦合輸入方式工作原理圖,7, SPOOLING系統(tǒng) SPOOLING又可譯作外圍設(shè)備同時(shí)聯(lián)機(jī)操作，其工作原理如下圖所示。,輸入裝置,輸入裝置,通 道,通 道,輸出裝置,輸出裝置,通 道,外存,輸入井,輸出井,輸入管 理模塊,輸出管 理模塊,主機(jī)系統(tǒng),SPOOLING系統(tǒng),8, 網(wǎng)絡(luò)輸入方式 網(wǎng)絡(luò)輸入方式以上述幾種方式為基礎(chǔ)，當(dāng)用戶需要把在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中某一臺(tái)主機(jī)上輸入的信息傳輸?shù)酵痪W(wǎng)絡(luò)中另一臺(tái)主機(jī)上進(jìn)行操作或執(zhí)行時(shí)，就構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)輸入方式。,9,2.作業(yè)控制表(JC

5、B)的建立,作業(yè)名 估計(jì)執(zhí)行時(shí)間 優(yōu)先數(shù)或優(yōu)先級(jí)（用于調(diào)度） 作業(yè)說明書文件名 程序類型（需調(diào)用的系統(tǒng)程序） 資源要求：靜態(tài)申請(qǐng)和動(dòng)態(tài)申請(qǐng) 作業(yè)狀態(tài)：提交、后備、執(zhí)行、完成；,在系統(tǒng)把作業(yè)信息輸入到外存輸入井之后，還要根據(jù)作業(yè)說明書內(nèi)容和有關(guān)作業(yè)信息在外存建立相應(yīng)的作業(yè)控制塊(JCB)，JCB中包含了在作業(yè)運(yùn)行過程中，系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行調(diào)度和管理的必要信息，以后由作業(yè)調(diào)度程序管理。作業(yè)結(jié)束時(shí)，JCB也被撤銷。每個(gè)作業(yè)對(duì)應(yīng)一個(gè)JCB。 JCB中包括如下信息：,10,3.作業(yè)的處理過程（四種狀態(tài)）,作業(yè)的四種狀態(tài)： 作業(yè)提交：一個(gè)作業(yè)被提交到機(jī)房或用戶通過終端鍵盤向計(jì)算機(jī)中鍵入其作業(yè) 時(shí)所處的狀況為提交

6、狀態(tài)； 作業(yè)收容：作業(yè)完全進(jìn)入到外存，系統(tǒng)為其建立JCB,等待調(diào)度運(yùn)行(也稱后備狀態(tài))； 作業(yè)執(zhí)行：分配資源，送入內(nèi)存，被調(diào)度運(yùn)行； 作業(yè)完成：釋放資源，完成作業(yè)輸出；,用戶,作業(yè)錄入,提交,收容,完成,運(yùn)行,就緒,阻塞,等待,I/O,I/O,完成,進(jìn)程,調(diào)度,作業(yè)調(diào)度,執(zhí)行,作業(yè)調(diào)度,11,三、控制界面接口,OS為用戶提供兩個(gè)接口界面：命令接口界面和系統(tǒng)調(diào)用 一個(gè)是程序級(jí)的接口提供一組廣義指令(或稱系統(tǒng)調(diào)用)； 一個(gè)是作業(yè)級(jí)的接口提供一組控制操作命令(或稱作業(yè)控制語言)。 1、命令控制界面接口 使用操作命令進(jìn)行作業(yè)控制有兩種主要方式： 脫機(jī)方式：如批處理系統(tǒng)中的作業(yè)控制方式，交互性差。 聯(lián)機(jī)

7、方式：交互工作方式,“一問一答”。命令更豐富，使用更方便，有時(shí)顯得繁瑣。,脫機(jī)方式,聯(lián)機(jī)方式,12, 操作命令主要分如下幾大類： （1）環(huán)境設(shè)置命令：用來改變終端用戶所在位 置、執(zhí)行路徑等； （2）執(zhí)行權(quán)限管理：用來控制用戶訪問和讀、 寫、執(zhí)行有關(guān)文件的權(quán)限； （3）系統(tǒng)管理：主要用于系統(tǒng)維護(hù)、開機(jī)或關(guān) 機(jī)、增加或減少終端用戶、計(jì)時(shí)收費(fèi)等； （4）文件管理：用來管理和控制終端用戶文件。 如：文件的復(fù)制、移動(dòng)或刪除等。,13,（5）編輯、編譯、連接裝配和執(zhí)行命令等； （6）通信命令； （7）資源請(qǐng)求：用戶使用這些命令向系統(tǒng)申請(qǐng)資源（申請(qǐng)某外部設(shè)備等）。,14,2 系統(tǒng)調(diào)用(廣義指令),系統(tǒng)調(diào)用是

8、操作系統(tǒng)提供給軟件開發(fā)人員的唯一接口，開發(fā)人員可利用系統(tǒng)調(diào)用，在源程序一級(jí)動(dòng)態(tài)請(qǐng)求和釋放系統(tǒng)資源，調(diào)用系統(tǒng)中已有的系統(tǒng)功能來完成那些與機(jī)器硬件部分相關(guān)的工作。OS核心中都有一組事先編制好的、實(shí)現(xiàn)某些系統(tǒng)功能的過程（子程序）。 每個(gè)操作系統(tǒng)都提供幾百種系統(tǒng)調(diào)用，包括：外存文件與目錄的讀寫，各種I/O設(shè)備的使用，在程序中啟動(dòng)另一個(gè)程序，查詢和統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)資源使用情況等。,15, 系統(tǒng)調(diào)用大致分為如下幾大類： 1) 設(shè)備管理：設(shè)備的讀寫和控制； Ioctl 設(shè)備配置； Open 設(shè)備打開； Close 設(shè)備關(guān)閉 Read 讀設(shè)備 ； Write 寫設(shè)備 2) 文件管理：文件讀寫和文件控制； Open 文

9、件打開； Close 文件關(guān)閉； Read 讀文件 Write寫文件 ； Seek 讀寫指針定位； Creat 文件創(chuàng)建 Stat讀文件狀態(tài)； Mount 安裝文件系統(tǒng)； Chmod 修改文件屬性,16,3) 進(jìn)程控制：進(jìn)程的創(chuàng)建、執(zhí)行、撤銷、暫停等控制； Fork 創(chuàng)建進(jìn)程； Exit 進(jìn)程自我終止； Wait 阻塞當(dāng)前進(jìn)程Sleep進(jìn)程睡眠； Getpid 讀父進(jìn)程標(biāo)識(shí)。 4) 進(jìn)程通信：該類系統(tǒng)調(diào)用被用來在進(jìn)程之間傳遞消息 或信號(hào)。 5) 存儲(chǔ)管理：內(nèi)存的申請(qǐng)和釋放； 6) 系統(tǒng)管理：設(shè)置和讀取時(shí)間、讀取用戶和主機(jī)標(biāo)識(shí) 等； Gtime 讀取時(shí)間； Stime 設(shè)置時(shí)間； Getuid

10、讀取用戶標(biāo)識(shí) 7) 線程管理：線程的創(chuàng)建、調(diào)度、執(zhí)行、撤銷等。,17,系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)過程,陷入指令,系統(tǒng)子程序,sub 0,A0,sub 1,A1,sub n,An,sub i,Ai,.,.,陷入處理機(jī)構(gòu),1)保護(hù)處理,機(jī)現(xiàn)場(chǎng),2),取系統(tǒng)調(diào),用功能號(hào)并,尋找子程序,入口,3)恢復(fù)處理,機(jī)現(xiàn)場(chǎng)并,返回,入口地址表,A0,A2,Ai,.,.,An,.,.,.,.,系統(tǒng)調(diào)用,.,.,.,.,用戶程序,18,在命令行方式下，用戶與操作系統(tǒng)的交互要求用戶記憶命令格式。在圖形用戶接口方式下，用戶可利用鼠標(biāo)對(duì)屏幕上的圖標(biāo)進(jìn)行操作，完成與操作系統(tǒng)的交互，從而減少記憶內(nèi)容，方便用戶使用。它的技術(shù)基礎(chǔ)是高分辯顯示器和鼠標(biāo)。,四、 圖形用戶接口,19,圖形用戶接口特點(diǎn), 利用圖形元素表示功能：將各種圖形元素顯示在屏幕上，用戶可以通過操縱圖形元素（如菜單、圖標(biāo)）來執(zhí)行相應(yīng)的功能； 同屏多窗口與并發(fā)進(jìn)程相對(duì)應(yīng)：屏幕上同時(shí)顯示多個(gè)窗