《操作系统接口》PPT课件

第七章操作系统接口,7.1联机用户接口7.2Shell命令语言7.3系统调用7.4UNIX系统调用7.5图形用户接口,教学目的：操作系统向用户提供“用户与操作系统的接口”，该接口支持用户与操作系统之间进行交互，该接口分为命令接口和程序接口两类。掌握用户与操作系统接口可使用户更全面掌握操作系统的使用。教学要求：熟悉用户与操作系统的两类接口：命令接口和程序接口。了解MS-DOS、WINDOWS和UNIX的接口。了解操作系统的原理和接口。,7.0用户与操作系统的接口,（1）用户接口用户接口是计算机系统与用户之间进行交互作用和通信的通路。对绝大多数用户而言，一个计算机系统的可接受性在很大程度上取决于这个用户接口。用户接口分为命令接口和程序接口两类。1。命令接口命令接口是籍助于在用户和操作系统之间提供高级通信来控制一组程序的处理。这个接口之所以称命令接口，是因为用户可以通过打入或在作业中发出一系列命令，告诉OS执行那些功能。这一类接口是用于作业控制的，其中又分联机用户接口和脱机用户接口。,联机用户接口：联机用户接口也叫交互式用户接口，它用于联机作业控制，它是由一组键盘操作命令组成。交互式用户接口交互方式又分成二类，一类是字符方式，终端命令，提供面向流的通信，如MS-DOS。另一类是图形方式，提供“对话框”、“图标”、“菜单”等图形用户接口（GUI）如Windows。脱机用户接口也称批处理用户接口，它用于脱机作业控制。脱机作业控制又分为作业控制卡和作业说明书两种方式。,作业控制卡方式是指用户将其操作意图，用控制语言提供的有关作业控制命令穿孔在若干卡片上，以控制作业的运行的一种形式。用户按照要求将作业控制卡插入到作业卡片叠的适当位置上。系统分批读入这些卡片后开始运行，并按照这些控制卡的信息，指挥和控制作业的运行，这些作业控制卡是早期的一种作业控制方式。作业说明书也是用作业控制语言来表达用户对作业控制意识的，在形式上同用高级编程语言编制的程序相似。相对于作业控制卡分散的缺点它具有集中、便于修改、灵活等优点。美国1905机GEOGE语言是典型的高级算法的作业控制语言。,2。程序接口程序接口是OS为正要运行的程序提供服务并与之通信的一个设施，它供所有的用户程序使用，也供OS的其它组成部分，特别是命令处理程序使用。当一个程序正在执行时，程序接口接受对系统服务及资源申请，并与OS的资源管理程序进行通信。这个程序接口主要由系统调用组成。,系统调用是用户在程序中调用OS所提供的一些子功能模块，它是一种特殊的过程调用。用户程序运行在用户态下，它通过软件中断进入核心，调用系统过程（子模块），运行在核心态，返回后仍在用户态下运行。用户程序系统调用从功能上分可包括进程管理、文件管理、信息维护、设备IO管理等几方面。系统调用过程大体上分成以下三步：设置系统调用号和参数；系统调用命令的一般处理；系统调用命令处理程序做具体处理。,7.1联机用户接口,7.1.1联机用户接口联机用户接口，也称为联机命令接口。不同操作系统的联机命令接口有所不同，这不仅指命令的种类、数量及功能方面，也可能体现在命令的形式、用法等方面。不同的用法和形式构成了不同的用户界面，可分成以下两种：(1)字符显示式用户界面；(2)图形化用户界面。,1命令行方式该方式是指以行为单位输入和显示不同的命令。每行长度一般不超过256个字符，命令的结束通常以回车符为标记。命令的执行是串行、间断的，后一个命令的输入一般需等到前一个命令执行结束，如用户键入的一条命令处理完成后，系统发出新的命令输入提示符，用户才可以继续输入下一条命令。,也有许多操作系统提供了命令的并行执行方式，例如一条命令的执行需要耗费较长时间，并且用户也不急需其结果时(即两条命令执行是不相关的)，则可以在一个命令的结尾输入特定的标记，将该命令作为后台命令处理，用户接着即可继续输入下一条命令，系统便可对两条命令进行并行处理。一般而言，对新用户来说，命令行方式十分繁琐，难以记忆，但对有经验的用户而言，命令行方式用起来快捷便当、十分灵活，所以，至今许多操作员仍常使用这种命令方式。简单命令的一般形式为：Commandarg1arg2argn其中，Command是命令名，又称命令动词，其余为该命令所带的执行参数，有些命令可以没有参数。,2批命令方式在操作命令的实际使用过程中，经常遇到需要对多条命令的连续使用，或若干条命令的重复使用，或对不同命令进行选择性使用的情况。如果用户每次都采用命令行方式，将命令一条条由键盘输入，既浪费时间，又容易出错。因此，操作系统都支持一种称为批命令的特别命令方式，允许用户预先把一系列命令组织在一种称为批命令文件的文件中，一次建立，多次执行。使用这种方式可减少用户输入命令的次数，既节省了时间和减少了出错概率，又方便了用户。通常批命令文件都有特殊的文件扩展名，如MS-DOS系统的.BAT文件。,同时，操作系统还提供了一套控制子命令，增强对命令文件使用的支持。用户可以使用这些子命令和形式参数书写批命令文件，使得这样的批命令文件可以执行不同的命令序列，从而增强了命令接口的处理能力。如UNIX和Linux中的Shell不仅是一种交互型命令解释程序，也是一种命令级程序设计语言解释系统，它允许用户使用Shell简单命令、位置参数和控制流语句编制带形式参数的批命令文件，称做Shell文件或Shell过程，Shell可以自动解释和执行该文件或过程中的命令。,7.1.2联机命令的类型为了能向用户提供多方面的服务，通常，OS都向用户提供了几十条甚至上百条的联机命令。根据这些命令所完成功能的不同，可把它们分成以下几类:系统访问类；磁盘操作类；文件操作类；目录操作类；通信类；其他命令。现分述如下。,1系统访问类在单用户微型机中，一般没有设置系统访问命令。然而在多用户系统中，为了保证系统的安全性，都毫无例外地设置了系统访问命令，即注册命令Login。用户在每次开始使用某终端时，都须使用该命令，使系统能识别该用户。凡要在多用户系统的终端上上机的用户，都必须先在系统管理员处获得一合法的注册名和口令。以后，每当用户在接通其所用终端的电源后，便由系统直接调用，并在屏幕上显示出以下的注册命令：,Login:/提示用户键入自己的注册名当用户键入正确的注册名，并按下回车键后，屏幕上又会出现:Password:/提示用户键入自己的口令用户在键入口令时，系统将关闭掉回送显示，以使口令不在屏幕上显示出来。如果键入的口令正确而使注册成功时，屏幕上会立即出现系统提示符(所用符号随系统而异)，表示用户可以开始键入命令。如果用户多次(通常不超过三次)键入的注册名或口令都有错，系统将解除与用户的联接。,2磁盘操作命令在微机操作系统中，通常都提供了若干条磁盘操作命令。(1)磁盘格式化命令Format。它被用于对指定驱动器上的软盘进行格式化。每张新盘在使用前都必须先格式化。其目的是使磁盘记录格式能为操作系统所接受。可见，不同操作系统将磁盘初始化后的格式各异。此外，在格式化过程中，还将对有缺陷的磁道和扇区加保留记号，以防止将它分配给数据文件。,(2)复制整个软盘命令Diskcopy。该命令用于复制整个磁盘，另外它还有附加的格式化功能。如果目标盘片是尚未格式化的，则该命令在执行时，首先将未格式化的软盘格式化，然后再进行复制。(3)软盘比较命令Diskcomp。该命令用于将源盘与目标盘的各磁道及各扇区中的数据逐一进行比较。(4)备份命令Backup。该命令用于把硬盘上的文件复制到软盘上，而RESTORE命令则完成相反的操作。,3文件操作命令每个操作系统都提供了一组文件操作命令。在微机OS中的文件操作命令有下述几种：(1)显示文件命令type：用于将指定文件内容显示在屏幕上。(2)拷贝文件命令copy：用于实现文件的拷贝。(3)文件比较命令comp：用于对两个指定文件进行比较。两文件可以在同一个或不同的驱动器上。(4)重新命名命令Rename：用于将以第一参数命名的文件改成用第二参数给定的名字。(5)删除文件命令erase：用于删除一个或一组文件，当参数路径名为*.BAK时，表示删除指定目录下的所有其扩展名为.Bak的文件。,4目录操作命令(1)建立子目录命令mkdir：用于建立指定名字的新目录。(2)显示目录命令dir：用于显示指定磁盘中的目录项。(3)删除子目录命令rmdir：用于删除指定的子目录文件，但不能删除普通文件，而且，一次只能删除一个空目录(其中仅含“.”和“.”两个文件)，不能删除根及当前目录。(4)显示目录结构命令tree：用于显示指定盘上的所有目录路径及其层次关系。(5)改变当前目录命令chdir：用于将当前目录改变为由路径名参数给定的目录。用“.”作参数时，表示应返回到上一级目录下。,5其它命令(1)输入输出重定向命令。在有的OS中定义了两个标准I/O设备。通常，命令的输入取自标准输入设备，即键盘；而命令的输出通常是送往标准输出设备，即显示终端。如果在命令中设置输出重定向“”符，其后接文件名或设备名，表示将命令的输出改向，送到指定文件或设备上。类似地，若在命令中设置输入重定向“file2时，表示把文件file1的内容打印输出到文件file2上。同理，对于命令$wc表示对标准输入中的行中字和字符进行计数。若改变其输入，用命令$wc”，即此时应再用命令$catfile4file2,便可在文件file2中，除了上次复制的file1内容外，后面又附加了file4的内容。当然，若想一次把两个文件file1和file4全部复制到file2中，则可用命令$catfile1file4file2此外，也可在一个命令行中，同时改变输入与输出。例如，命令行a.outfile0表示在可执行文件a.out执行时，将从文件file1中提取数据，而把a.out的执行结果数据输出到文件file0中。,2管道命令在有了上述的重定向思想后，为了进一步增强功能，人们又进一步把这种思想加以扩充，用符号“|”来连接两条命令，使其前一条命令的输出作为后一条命令的输入。即$command1|command2例如，对于下述输入catfile|wc,将使命令cat把文件file中的数据作为wc命令的计数用输入。,从概念上说，系统执行上述输入时，将为管道建立一个作为通信通道的pipe文件。这时，cat命令的输出既不出现在终端(屏幕)上，也不存入某中间文件，而是由UNIX系统来“缓冲”第一条命令的输出，并作为第二条命令的输入。在用管道线所连接的命令之间，实现单向、同步运行。其单向性表现在:只把管道线前面的命令的输出送入管道，而管道的输出数据仅供管道线后面的命令去读取。管道的同步特性则表现为：当一条管道满时，其前一条命令停止执行；而当管道空时，则其后一条命令停止运行。除此两种情况外，用管道所连接的两条命令“同时”运行。可见，利用管道功能，可以流水线方式实现命令的流水线化，即在单一命令行下，同时运行多条命令，以加速复杂任务的完成。,7.2.3通信命令1信箱通信命令mailmail命令被作为在UNIX的各用户之间进行非交互式通信的工具。mail采用信箱通信方式。发信者把要发送的消息写成信件，“邮寄”到对方的信箱中。通常各用户的私有信箱采用各自的注册名命名，即它是目录/usr/spool/mail中的一个文件，而文件名又是用接收者的注册名来命名的。信箱中的信件可以一直保留到被信箱所有者消除为止。,因而，用mail进行通信时，不要求接收者利用终端与发送者会话。亦即，在发信者发送信息时，虽然接收者已在系统中注册过，但允许他此时没有使用系统；也可以是虽在使用系统，但拒绝接收任何信息。mail命令在用于发信时，把接收者的注册名当作参数打入后，便可在新行开始键入信件正文，最后仍在一个新行上用“.”来结束信件或用“D”退出mail程序(也可带选项，此处从略)。,接收者也用mail命令读取信件，可使用可选项r、q或p等。其命令格式为mail-r-q-p-file-Fpersons由于信箱中可存放所接收的多个信件，这就存在一个选取信件的问题。上述几个选项分别表示:按先进先出顺序显示各信件的内容；在输入中断字符(Del或Return)后，退出mail程序而不改变信箱的内容；一次性地显示信箱全部内容而不带询问；把指定文件当作信件来显示。在不使用-p选项时，表示在显示完一个信件后，便出现“？”，以询问用户是否继续显示下一条消息，或选读完最后一条消息后退出mail。,2对话通信命令write用这条命令可以使用户与当前在系统中的其他用户直接进行联机通信。由于UNIX系统允许一个用户同时在几个终端上注册，故在用此命令前，要用who命令去查看目标用户当前是否联机，或确定接收者所使用的终端名。命令格式为writeuserttyname当接收者只有一个终端时，终端名可缺省。当接收者的终端被允许接收消息时，屏幕提示会通知接收者源用户名及其所用终端名。,3允许或拒绝接收消息命令mesgmesg命令的格式为：mesg-n-y选项n表示拒绝对方的写许可(即拒绝接收消息)；选项y指示恢复对方的写许可，仅在此时，双方才可联机通信。当用户正在联机编写一份资料而不愿被别人干扰时，常选用n选项来拒绝对方的写许可。编辑完毕，再用带有y选项的mesg命令来恢复对方的写许可，不带自变量的mesg命令只报告当前状态而不改变它。,7.2.4后台命令有些命令需要执行很长的时间，这样，当用户键入该命令后，便会发现自己已无事可做，要一直等到该命令执行完毕，方可再键入下一条命令。这时用户自然会想到应该利用这段时间去做些别的事。UNIX系统提供了这种机制，用户可以在这种命令后面再加上“又如“桌面”子栏，用于显示当前桌面上的组件(“我的电脑”、“我的公文包”等)。任务子栏可以不同的形式放在桌面上，如可利用鼠标将某子栏从桌面上拖出，形成一个独立的窗口，也可将某子栏拖至桌面的边缘，系统会自动地将它变为一个独立的工具栏。,7.5.3窗口1窗口的组成在熟练使用Windows之前，必须先了解其窗口的组成，即了解组成窗口的各元素。图7-10示出了WindowsXP的一个典型窗口，在该窗口中包括如下诸元素：(1)标题栏和窗口标题。标题栏是位于窗口顶行的横条，其中含有窗口标题，即窗口名称，如“我的电脑”、“我的文档”、“控制面板”等。,图7-10“我的电脑”窗口的组成,(2)菜单栏。通常，菜单栏都在窗口标题栏的下面，以菜单条的形式出现。在菜单条中列出了可选的各菜单项，用于提供各类不同的操作功能，比如在“我的电脑”窗口的菜单条中，有文件(F)、编辑(E)、查看(V)等菜单项。(3)工具栏。工具栏位于菜单栏的下方。其内容是各类可选工具，或说它由许多命令按钮组成，每一个按钮代表一种工具。例如，我们可利用删除命令按钮来删除一个文件或文件夹；可利用属性命令按钮来查看文件(夹)的属性，包括文件(夹)的类型、大小，在文件夹中包含多少文件和文件的大小等。,(4)控制菜单按钮。它位于窗口标题的左端。可用它打开窗口的控制菜单，在菜单中有用于实现窗口最大化、最小化、关闭等操作的选项按钮。(5)最大化、最小化和关闭按钮。在窗口标题栏的右边有三个按钮，单击其中间的最大化按钮，可把窗口放大到最大(占据整个桌面)；当窗口已经最大化时，最大化按钮就变成还原按钮，单击之，又可将窗口还原为原来的大小；单击左边的最小化按钮，可将窗口缩小成图标；如需关闭该窗口，可单击关闭按钮。,(6)滚动条。当窗口的大小不足以显示出整个文件(档)的内容时，可使用位于窗口底部或右边的滚动块(向右或向下移动)，以观察该文件(档)中的其余部分。(7)窗口边框。界定窗口周边的网条边被称为窗口边框。用鼠标移动一条边框的位置可改变窗口的大小；也可利用鼠标去移动窗口的一个角，来同时改变窗口两个边框的位置，以改变窗口的位置和大小。(8)工作区域。窗口内部的区域称为工作区域。,2窗口的性质1)窗口的状态当用户双击图标A而打开相应的窗口A时，该窗口便处于激活状态。此时用户可以看见窗口A中的所有元素，且窗口的标题条呈高亮度蓝色。被激活窗口的应用程序在前台运行，它能接收用户键入的信息。如果用户再双击图标B而打开窗口B时，窗口B又处于激活状态。此时窗口A则转为非激活状态，且窗口A被窗口B所覆盖。我们把窗口虽然已被打开，但却是处于非激活状态的称为打开状态。在Windows的桌面上，允许同时有多个处于打开状态的窗口，但其中只能有一个窗口处于激活状态，亦即，仅有一个应用程序在前台运行，其余的程序都在后台运行。,2)窗口的改变用户可用鼠标来改变窗口的大小及其在桌面上的位置。因此，既可用鼠标来拖拽窗口边框或窗口角，以改变窗口的大小，又可利用最大化和最小化按钮或控制菜单，来将窗口最大化或最小化。,7.5.4对话框1对话框的用途对话框是在桌面上带有标题条、输入框和按钮的一个临时窗口，也称为对话窗口。虽然对话框与窗口有些相似，但也有明显差别，主要表现为:在所有对话框上都没有工具栏，而且对话框的大小是固定不变的，因而也没有其相应的最大化和最小化按钮；对话框也不能像窗口那样用鼠标拖拽其边框或窗口角来改变其大小和位置；此外，对话框是临时窗口，用完后便自动消失，或用取消命令将它消除。,对话框的主要用途是实现人机对话，即系统可通过对话框提示用户输入与任务有关的信息，比如提示用户输入要打开文件的名字、其所在目录、所在驱动器及文件类型等信息；或者供用户对对象的属性、窗口等的环境进行重新设置，比如设置文件的属性、设置显示器的颜色和分辨率、设置桌面的显示效果；还可以提供用户可能需要的信息等。,2对话框的组成Windows的对话框可由以下几个元素组成，其中有的简单，有的复杂。图7-11(a)、(b)分别示出了WindowsXP的“另存为”和“格式化”两个常用的对话框。,图7-11对话框,(a)“另存为”对话框,(b)“格式化”对话框,图7-11对话框,1)标题栏如同窗口一样，对话框的标题栏也是位于其顶部，其中，左边部分为对话框名称(如名称为“显示属性”)，右边部分是关闭按钮和帮助按钮。,2)输入框输入框可分为两类:一类是文本框，是一个供用户输入文本信息的矩形框，用户可通过键盘向文本框内输入任何符合要求的字符串。见图7-11(a)中的文件名文本框。另一类是列表框。在列表框中为用户提供参考信息供用户选择，但用户不能对列表框中的内容进行修改。列表框有三种形式：第一种是简单列表框，需要显示的内容全部列于该框中；第二种是滚动式列表框，在框的右边框处有一滚动条(滑块)，可用来查看该框中未显示部分的内容；第三种是下拉式列表框，在框中仅有一行文字(一个选项)，其右边有一个朝下的三角形符号，对它单击后，可弹出一个下拉式列表供用户选择。图7-11(a)中的是“保存类型”的下拉式列表框。,3)按钮在Windows中，提供了多种形式的按钮，如命令按钮、选择按钮、滑动式按钮、数字式增减按钮等。(1)命令按钮。可用该按钮来启动一个立即响应的动作，如“确定”按钮、“取消”按钮、“关闭”按钮、“开始”按钮等。命令按钮通常是含有文字的矩形按钮，在对话框的底部或右部。,(2)选择按钮。它又可分为单选按钮和复选按钮两种。前者是指在同一组的多个单选按钮中，每次必须且只能选择其一。单选按钮为圆形。当某一选项被选中时，该圆形按钮中会增加一个同心圆点，见图7-11(b)中的“格式化类型”下面的三个单选按钮。复选按钮是指用户可根据需要在多个复选按钮中选择其中一个或多个按钮。复选按钮呈方框形，如被选中，相应方框