华东理工大学《操作系统》第二章用户接口剖析

其次章操作系统用户界面2.1作业的根本概念2.2作业的建立2.3命令接口2.4系统调用附linux的用户界面2.1作业的根本概念1.作业(Job),任务(Task)用户在一次计算过程中，或者一次事务处理过程中，要求计算机系统所做工作的总称2.作业步一个作业可划分成假设干局部，称为一个作业步。在作业运行期间，各作业步之间存在着相互联系，往往上一个作业步的结果作为下一个作业步的输入.

典型的作业步编译连接装配运行目标程序段目标程序源程序输入数据子程序库函数动态库函数计算结果一次有一批作业进入系统，并在操作系统掌握下，一个接一个地进展处理3.作业流“输入”

“编译”、“连接装配”、“运行”程序

数据作业说明书作业从系统的角度：业务处理：表达用户的掌握意图作业说明书:一个独立于程序的文件，刻画了用户对作业的根本描述，以及用户对作业处理的掌握要求.作业是一个比程序更广的概念.4.作业的组成2.2作业的建立一个作业建立过程的两个子过程： 作业的输入 作业掌握块的建立作业掌握块JCB和作业：一一对应关系1.作业的输入作业的输入将作业程序、数据和作业说明书从输入设备〔例如键盘〕输入到外存输入井，并加以组织,在磁盘上形成一个后备作业的过程作业输入方式有联机输入方式:外围设备直接和主机连接,通过交互来输入作业脱机输入方式

直接耦合方式SPOOLing系统(SimultaneousPeripheralOperationsOn-Line同时的外围设备联机操作/假脱机技术):通道技术实现解释：外存输入井

在磁盘上开拓的一块空间，用于存放后备作业，包括程序，数据，作业说明书，作业掌握块卡片IBM1401IBM7094IBM1401输入磁带磁带机卡片阅读机输出磁带打印机脱机输入方式直接耦合方式把主机和外围低档机通过一个公用的大容量外存直接耦合起来主机公用存储器低档PC机低档PC机高速低速〔4〕SPOOLing系统

全称： SimultaneousPeripheralOperationsOn-Line含义： 同时的外围设备联机操作〔假脱机技术〕包括：输入程序模块输出程序模块作业调度程序输入装置输入装置通道通道输出装置输出装置通道

主机系统输入管输出管理模块理模块外设输入井输出井SPOOLing系统输入缓冲区输出缓冲区SPOOLing系统工作原理作业执行前用慢速设备将作业预先输入到输入井中，称为预输入作业运行后，使用数据时，从输入井中取出作业执行不必直接启动外设输出数据，只需将这些数据写入输出井中作业全部运行完毕，再由外设输出全部数据和信息，称为缓输出实现了对作业输入、组织调度和输出的统一治理使外设在CPU直接掌握下，与CPU并行工作〔称为假脱机〕2．JCB的建立在系统把作业信息输入到输入井之后,依据作业说明书和有关作业信息在外存的位置等建立作业掌握表JCB。JCB表的数量是一个常数外存输入井的大小有限只有在获得JCB表项和足够输入井空间后作业才可能创立成功(1)JCB主要内容a.作业的描述信息：如作业名，用户名，用户帐号，调度信息〔作业优先级别〕，资源需求，作业进入系统时间，作业估量运行时间，作业开头处理时间，作业完成时间，作业状态等。b.作业的存储信息：输入井地址，输出井地址c.作业说明书信息：作业说明书文件名注:JCB包含的信息数量及内容因系统而异(2)批处理作业的状态及转换一个作业从进入系统到运行完毕经受四个不同的状态： “提交”:作业输入—建立表 “后备”：建立JCB表后—作业进入内存前 “执行”：作业进入内存后—执行完毕 “完成”：执行完毕---作业撤消作业状态转换图数据提交状态完成状态后备状态执行状态作业控制进程…输入设备数据源程序输出设备作业说明书输入井运行等待就绪输出井输入程序输出程序作业调度进程调度2.3命令接口操作系统为用户供给的用户接口有两级:1.命令接口(掌握级接口)是操作系统为用户供给的各种操作命令，用户可利用这些操作命令来组织作业的工作流程和掌握作业的运行；2.系统调用(程序级接口)是操作系统为用户供给的一组系统功能调用，用户可以在源程序一级使用这些系统调用，恳求操作系统供给的效劳。用户与操作系统的接口---操作系统供给应用户的、支持用户与操作系统通信和进展交互作用的通路。1.命令接口命令接口--用户通过操作系统供给的一系列命令来掌握作业的执行。在掌握级接口中，有两种不同作业掌握方式，因此有两类不同的掌握接口。〔1〕脱机作业掌握接口〔2〕联机作业掌握接口计算机不断适应人的需求,以便利用户为目标。将涉及现代操作系统代码中的80%以上。〔1〕脱机作业掌握接口脱机作业掌握接口：由一组作业掌握语言组成。用户利用此语言将事先考虑到的对作业和各种可能，要求写成作业掌握说明书，连同作业一并提交给系统。系统运行该程序时，对作业掌握说明书，一边解释一边执行，直到运行完该作业，并遇到撤离命令为止。〔2〕联机作业掌握接口：联机作业掌握接口：用户通过终端设备和界面，输入或点击掌握命令，向系统提出要求。用户每一个命令，系统掌握转入命令解释或执行程序，执行要求，如此反复直至其作业或任务完成。以不同形式表现出来：命令行界面(键盘命令)图形化界面(菜单,窗口,图标)虚拟现实的界面〔语音、视点、姿势〕1)Xwindow—Linux的图形窗口界面Linux配有图形窗口界面，这就是Xwindow系统。区分在于：XWindow具有敏捷的界面。它的各个界面之间是完全不同的，XWindow和MSWindows有着特别相像的地方：•两者都使用图形界面；•都主要通过鼠标操作来协作键盘完成任务；•都可以处理多个窗口；•都可以建立窗体、菜单和对话框等。3.Linux的命令接口3.Linux的命令接口2)linux的外壳shell

Shell本身是一个程序，而不是内核的一局部。Shell是一种特殊的命令解释器，还是一种编程语言常见shellbsh,csh,bashlinux命令的一般形式：command[opt1,opt2……optm]arg1,arg2……其中command是命令名称，opti是选项，argi是参数。opti选项：指明命令的执行要求等argi命令参数：命令在执行前所需的资源、文件和数据典型命令实例：〔1〕linux系统：

who

ls-l

〔2〕DOS系统

dirc:\附：shell程序设计1shell程序的编写$vifirst.sh#!/bin/bash#Myfirstshellscript(注释)clearecho“Hello,everybody!“shell除了以交互方式执行命令外，还可以进展程序设计。它供给了定义变量和参数的手段以及丰富的程序掌握构造。shell编程的流程掌握和其它高级程序设计语言一样，shell同样供给了用来掌握程序流程的命令，使用户可以设计出“挨次”、“分支”、“循环”等构造的程序。shell编程的流程掌握可归纳为如下三个方面：测试语句：test选择语句：if、case循环语句：for、while_do_done、until_do_doneshell编程：从命令行输入一个简洁的算术表达式计算结果。位置参数为X运算符Y

shell程序名参数1参数2参数3位置参数在程序中表示为$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程序执行〔1〕bashshell程序文件名例：$shfirst〔2〕利用输入重定向例：bash<Shell程序文件名〔3〕chmod+xshell程序文件名:成为可执行文件，然后可直接执行shell程序执行〔1〕bashshell程序文件名例：$shfirst〔2〕利用输入重定向例：bash<Shell程序文件名〔3〕chmodshell程序文件名:成为可执行文件，然后可直接执行用户界面的进展

随着计算机技术、多媒体技术的进展，使操作系统供给的接口在形式上和功能上发生了很大的变化，其进展方向是可视化、集成化、智能化。操作系统为用户供给的是一个更友好的、更直观的、易懂的、图文并茂的、且具有肯定智能的计算环境。用户可以通过文字、图像、声音等媒体，以及键盘、鼠标、扫描仪、声音装置等部件来驱动操作系统供给的命令和用户扩大的自定义命令，从而到达轻松、便利地使用计算机的目的。2.系统调用程序级接口－－用户在程序中通过一系列的系统调用〔SystemCall〕向操作系统提出效劳恳求，系统调用是嵌入到程序中使用，用户在程序中调用操作系统所供给的一些子功能。系统调用是操作系统供给应编程人员的唯一接口。系统调用的处理过程〔续1〕在系统中为掌握系统调用效劳的机构称为陷入〔TRAP〕或特别处理机构相对应，把由于系统调用引起处理机中断的指令称为陷入或特别指令〔或称访管指令〕在操作系统中，每个系统调用都对应一个事先给定的功能号，例如0、1、2、3等在陷入指令中必需包括对应系统调用的功能号而且，在有些陷入指令中，还带有传给陷入处理机构和内部处理程序的有关参数必需为实现系统调用功能的子程序编造入口地址表每个入口地址与相应的系统程序名对应陷阱处理程序把陷入指令包含功能号与入口地址表有关项对应,系统调用功能号驱动有关子程序执行在系统调用处理完毕之后，用户程序需利用系统调用返回结果连续执行爱护现场：在进入系统调用处理之前，陷入处理机构还需保存处理机现场在系统调用处理完毕之后，要恢复处理机现场，现场被爱护在特定的内存区或存放器中系统调用的处理过程〔续2〕

systemcall

入口地址表

(1)保护处理现场(2)取系统调用功能号并寻找子程序入口(3)返回A0A1Ai

AnA0A1AiAnSub0Sub1SubiSubn用户程序陷入处理机构系统子程序系统调用的处理过程系统调用与一般过程调用的区分系统调用将系统转入管态(核心态)：调用程序在目态(用户态)，被调用程序在系统态，而一般过程调用，其调用程序和被调用程序都运行在用户态。管态：处理机在系统程序中执行目态：处理机在用户程序中执行 操作系统供给的系统功能调用从低级的汇编语言级的接口，进展到高级语言中供给的操作系统效劳界面，用户在用高级语言编程时，可以利用操作系统供给的丰富的系统功能调用来恳求系统资源，进展进程掌握和通信，完成信息的处理等工作。系统调用的分类每个操作系统都供给几百种系统调用，大致分类：

进程掌握类文件操作类进程通信类设备治理类存储治理类线程治理类linux系统调用举例：1、有关于设备治理的系统调用读写read,write翻开与关闭：open,close2、有关于文件系统的系统调用翻开read、读read写write、创立creat和删除unlink等等3、有关进程掌握的系统调用创立fork，wait,exit,getpid………例如：main{

inti;

if(fork==0){

/*子进程执行*/

printf(“Thisischildprocess\n”);

}

else{

/*父进程执行*/

printf(“Thisisparentprocess\n“);

}

}

作业：2.22.52.72.8Linux根本命令(使用man命令帮助)

A)linux命令的一般形式：Command-arg1,-arg2……[opt1,opt2……optm]其中command是命令名称，opti是选项，argi是参数。opti选项：指明命令的执行要求等argi命令参数：命令在执行前所需的资源、文件和数据B)Linux根本命令区分大小写C)终止一个正在执行的命令用Ctrl+C键1man命令名：显示相应命令的帮助文件如manls，按“q”键返回。2.su命令su命令是用来将当前用户转换为其他用户身份。其命令的语法格式为：加[用户帐号]：指定要变更的用户。假设不指定此参数，则预设变更为root。3whowho命令用来显示当前注册到系统的每个用户的注册名、终端类型、注册时间和远程主机IP。whoami命令显示当前注册到系统的自己用户名。4date显示和设置系统的当前日期和时间，cal显示日历。5hostname既可以用来显示系统当前的主机名或域名，也可用来设置系统的主机名。6exit关闭terminal终端7cd用来转变名目。cd.:当前名目;cd..:当前名目的上一级名目;cd～:当前用户的主名目;cd[directoryname]转变到指定的名目如cd/boot8pwd：显示当前路径。9cp：文件或名目的复制。如要把文件file1拷贝到文件file2，用如下命令：cpfile1file2如要把名目aa拷贝到名目bb，用如下命令：cp–raabb10ls：显示名目内容它的输出格式可通过选项来掌握。没有任何选项的ls命令将依据字母挨次列出全部非隐蔽文件，显示的列数以正好适合窗口的大小为准。最常用的一组选项是-la。这里a表示要列出全部的文件；l表示以长格式列出，它使输出结果成为一个具体的长列表。11mkdir/rmdirmddir用来建立一个新的名目。rmdir用来删除指定的空名目。12fdisk–l/dev/hda:显示硬盘/dev/hda的分区信息.13mount[-参数][设备名称][装载点](根用户执行)mount命令用来把特殊文件〔通常是设备名〕指定的文件系统安装在作为一个参数被指定的名目上。留意在取出盘之前要先卸掉盘上的文件系统,否则会导致信息丧失.假设在运行mount命令时不使用任何参数，它将列出当前被安装的全部文件系统。#mkdir/mnt/floppy#mount-tmsdos/dev/fd0/mnt/floppy:装载dos格式的软盘后就可以在/mnt/floppy里访问软盘的内容了.#mkdir/mnt/cdrom#mount-tiso9660/dev/cdrom/mnt/cdrom#mkdir/mnt/winc#mount-tvfat/dev/hda1/mnt/winc以上如要显示中文文件名，则须加参数–oiocharset=gb2312，如mount-oiocharset=gb2312/dev/hda1/mnt/winc#mkdir/mnt/usb#mount–oiocharset=gb2312/dev/sda1/mnt/usb(访问U盘的内容)umount[-参数][设备名称][装载点]#umount/mnt/floppy#umount/dev/hda113mv文件或名目更名或将文件由一个名目移到另一个名目假设最终一个变量指定的是一个现有的名目，那么这一命令将把命令行中指定的全部文件移到这一名目中；假设给出的是两个文件，mv将把文件重新命名。只有当最终一个变量是一个名目时，mv命令的变量才可以超过两个，如mvfile1file2mulu1.14rm用来删除指定的文件或名目。rm可与find命令联合使用，查找某一文件并删除它。协作使用文件名生成符号“?”“*”如a?.c、a*.c等。如删除一个名目：rm–rf名目名15Tab键：使用命令补齐

所谓命令补齐(Command-LineCompletion)是指当键入的字符足以确定名目下一个唯一的文件时只须按Tab键就可以自动补齐该文件名的剩下局部，例如要把名目/freesoft下的文件gcc-2.8.1.tar.gz解包，当键入到tarxvfz/freesoft/g时假设该文件是该名目下唯一以g起头的文件的话就可以按下Tab键，这时命令会被自动补齐为：tarxvfz。

16find命令用来查找指定名目的文件。find以它为起点进展搜寻的名目想要查找的文件名及对文件执行的操作。如：find/–namea.txtfind/-name*.htm–a-userzhangsan17grep命令用来在指定的对象中搜寻指定的文本。语法是：grep〈text〉〈file〉。18more按页显示。可以每次一屏地翻阅文本文件的内容。这一命令只能对文件向下进展翻页。19cat通常是用来在屏幕上滚动显示文件的内容及创立一个新文件。它的格式是：显示文件的内容：catfilename创立一个新文件：cat>filename回车后输入Ctrl+D存盘退出。创立一个新的空文件可用：touchfilename20A>B、A<B、A>>B输入输出重定向,A>B:程序A的内容输出到文件B。如：ls>tempA>>B：程序A的内容追加到文件B的后面。A<B:程序A从B文件得到数据的输入。如：wc–l<hello21alias/unaliasalias:给简单命令定义别名,可以将常用却冗长的指令以其他的名字定义别名。如：aliasdir=”ls-a-l”为“ls-a-l“定义了一个别名“dir“；unalias用来取消别名。如前面曾把dir设置为ls命令的别名，要取消它只须输入unaliasdir即可。22tar打包解包tar<可选项>file1file2file3如tar-cvfbackup.tar/etc将/etc下的全部文件打包成tar档案文件backup.tartar–xvfback