操作系统第二章.

第二章用户接口与作业管理第二章用户接口与作业管理2.1程序的启动和结束2.1.1程序的启动程序开始执行时必须满足程序已装入内存程序计数器PC中已置入该程序在内存的入口地址第二章用户接口与作业管理2.1程序的启动和结束2.1.1程序的启动第一种方式：命令方式命令提示符下输入程序名和参数，回车命令提示符：c，$，%命令解释程序command.com（根目录下）SHELL（BSH，CSH，KSH…）Windows：窗口菜单显示和鼠标操作第二章用户接口与作业管理2.1程序的启动和结束2.1.1程序的启动第一种方式：命令方式开机命令提示符出现输入命令程序尾指令执行下一个命令提示符出现（在前一个命令提示符的下一行首）程序首指令执行回车第二章用户接口与作业管理2.1程序的启动和结束2.1.1程序的启动第二种方式：批处理方式例子：启动中文环境需要多条命令装入字库启动主程序装入汉字输入法AUTOEXEC.BAT第二章用户接口与作业管理2.1程序的启动和结束2.1.1程序的启动第二种方式：批处理方式操作系统调入批文件，读进其中第一条命令以命令方式启动执行批文件装入并启动该命令要执行的程序该程序执行完毕回到操作系统，操作系统从该批文件中读下一条命令第二章用户接口与作业管理2.1程序的启动和结束2.1.1程序的启动第三种方式：EXEC方式在一个程序中运行另一个程序返回原来的程序加一段程序如：MS-DOS的EXEC调用高级语言中提供的exec族函数：Execlp()Execvp()第二章用户接口与作业管理2.1程序的启动和结束2.1.1程序的启动第三种方式：EXEC方式“父”程序执行exec调用操作系统实现exec的装入（建立进程）、启动（或转调度子程序或返回）“子”程序执行“父”程序继续执行回到操作系统，进行子程序结果处理工作，并将结果信息返回“父”程序执行完毕第二章用户接口与作业管理2.1程序的启动和结束2.1.1程序的启动第四种方式：由硬件装入程序和启动程序执行第五种方式：自启程序自己装入自己，并启动自己开始执行的程序自启程序由两部分组成引导程序程序主体第二章用户接口与作业管理2.1程序的启动和结束2.1.1程序的启动第五种方式：自启程序将该存储介质放到相应的联机输入装置上以某种硬操作方法通知计算机需执行自启程序硬件将上述引导程序读入内存并将控制权传给它引导程序将用户主体程序读入内存并将控制权传给它用户程序存放在外存上，其自含的引导程序顺序放在存储介质的开始位置引导程序第二章用户接口与作业管理2.1程序的启动和结束2.1.2程序的结束正常结束：程序按自身的逻辑有效地完成预定功能后结束返回父程序并回送结果信息释放所用资源（空间、设备），记录使用情况，记帐等异常结束：发生了某些错误而导致程序在没有完成预定功能时提前结束第二章用户接口与作业管理2.2作业（JOB）的基本概念2.2.1作业（从用户角度）编程过程在一次应用业务处理过程中，从输入开始到输出结束，用户要求计算机所作的有关该次业务处理的全部工作称为一个作业。作业步：在一个作业的处理过程中，计算机所作的相对独立的工作。作业由不同顺序的作业步组成。编程输入调试链接编译执行输出目标程序段目标程序第二章用户接口与作业管理2.2作业（JOB）的基本概念2.2.1作业（从系统角度）作业=程序+数据（作业体）+作业说明书（作业控制语言）；在批处理系统中，作业是抢占内存的基本单位，即以作业为单位将程序和数据调入内存。第二章用户接口与作业管理2.2作业（JOB）的基本概念2.2.2作业组织作业=程序+数据+作业说明书作业说明书体现用户的控制意图包括作业基本情况、作业控制、作业资源要求的描述作业基本情况：用户名、作业名、编程语言、最大处理时间等作业控制描述：作业控制方式、作业步的操作顺序、作业执行出错处理作业资源要求描述：处理时间、优先级、内存空间、外设类型和数量等它由作业控制语言编写第二章用户接口与作业管理2.2作业（JOB）的基本概念2.2.2作业组织作业控制语言用户用于描述批处理作业处理过程控制意图的一种特殊程序书写作业说明书的语言称为作业控制语言（JCL）例如：批处理文件或shell第二章用户接口与作业管理2.3作业的建立一个作业的全部程序和数据输入到外存且在系统中建立了相应的作业控制块（jobcontrolblock——JCB）；包括：作业的输入、作业控制块的建立；作业的输入：将作业的程序、数据和作业说明书从输入设备输入到外存，并形成有关初始信息；必须有外部启动信号通知系统调用相应的输入管理程序——决定了作业的输入方式。第二章用户接口与作业管理2.3作业的建立2.3.1作业输入方式联机输入方式：外围设备和主机直接连接，又称预输入方式输入设备I/O适配器CPU外存单台设备和主机连接时，I/O与作业处理不能并行；降低了CPU效率；多台外设同时联机输入——SPOOLING系统。第二章用户接口与作业管理2.3作业的建立2.3.1作业输入方式脱机输入方式：利用低档个人计算机作为外围处理机进行输入处理；在个人机上，用户通过联机方式将作业输入到后援存储器，然后将装有输入数据的后援存储器拿到主机的高速外设上与主机连接。特点解决了主机CPU的浪费，以牺牲个人机为代价；灵活性差，需人工干预介质传送，不安全。第二章用户接口与作业管理卡片：程序、数据、作业说明书IBM1401IBM7094磁带机卡片阅读机输出磁带卫星机人工传输磁带机输入设备磁盘主机人工完成第二章用户接口与作业管理2.3作业的建立2.3.1作业输入方式直接耦合方式：将主机和外围低档机通过一个公用的大容量外存直接耦合特点保留了脱机方式快速的优点，克服了其人工干预的缺点；需要大容量公用存储器和多台低档机，成本高。主机公用存储器┊┊┊┊低档个人机┊┊I/O设备低档个人机I/O设备第二章用户接口与作业管理2.3作业的建立2.3.1作业输入方式SPOOLING系统：假脱机(SimultaneouslyPeripheralOperationOnLine-同时外围设备联机操作)系统把作业处理的全过程划分为相对独立的三个部分--输入流、处理流和输出流spooling-in/spooling-out进程：控制输入/输出，包括输入程序模块、输出程序模块、作业调度程序第二章用户接口与作业管理2.3作业的建立2.3.1作业输入方式SPOOLING系统输入装置输入装置通道通道外存输入井输出井输出装置输出装置通道主机系统输入管理模块输出管理模块第二章用户接口与作业管理2.3作业的建立2.3.1作业输入方式SPOOLING系统作业和进程状态转换进入状态退出状态后备状态运行状态数据数据源程序作业说明书输入设备输入井输出设备输出井运行就绪等待进程调度输入程序输出程序作业调度作业控制进程在高速共享设备上在高速共享设备上第二章用户接口与作业管理2.3作业的建立2.3.1作业输入方式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后援存储器（如磁盘、磁鼓，称为输入井）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管理使外设在CPU直接控制下，与CPU并行工作（假脱机）第二章用户接口与作业管理2.3作业的建立2.3.1作业输入方式网络输入方式：当用户需要在计算机网络中某一台主机上输入的信息传送到同一网络中的另一台主机上进行操作或执行时，即构成网络输入方式。第二章用户接口与作业管理2.3作业的建立2.3.1作业输入方式联机输入方式脱机输入方式直接耦合方式Spooling方式网络输入方式第二章用户接口与作业管理2.3作业的建立2.3.2JCB的建立JCB是在作业建立时系统根据作业说明书建立的;在运行过程中，JCB是系统对作业进行管理的必要信息。作业名估计执行时间优先数（用于调度）作业说明书文件名程序类型（需调用的系统程序）资源要求（静态，或中间可以随作业步变化）作业状态（提交、后备、执行、完成）作业的建立过程，包括作业的输入和作业JCB的建立第二章用户接口与作业管理2.4用户接口程序级接口——系统为用户在程序一级提供有关服务而设置，由一组系统调用命令组成负责管理和控制运行的程序在这些程序与系统控制的资源和提供的服务间实现交互作用用汇编语言：在程序中直接用系统调用命令用高级语言：可在编程时使用过程调用语句voidmain(){inti;if(fork()==0){for(i=1;i1000;i++)printf(Thisischildprocess\n);}else{for(i=1;i1000;i++)printf(Thisisparentprocess\n);}}第二章用户接口与作业管理2.4用户接口操作级接口——为用户提供各种命令脱机方式：用户通过JCL编写作业控制程序提交给系统，系统执行过程中用户无法干预（批处理）；联机方式：系统为用户提供操作命令，用户通过命令与系统对话，控制程序执行和管理计算机系统（用户直接参与控制作业执行）；dirg:cddm第二章用户接口与作业管理2.4用户接口操作级接口——联机控制方式的命令种类环境设置：改变终端用户所在位置、执行路径等；执行权限管理：控制用户访问系统和操作文件的权限；系统管理：系统维护、开机关机、增加或减少终端用户、计时收费等；文件管理：管理和控制终端用户的文件；编辑、编译、链接装配和执行编辑命令；通信：主机远程终端、主机主机；资源要求：用户向系统申请资源。第二章用户接口与作业管理2.4用户接口操作级接口（命令接口）提供给用户直接在键盘终端上交互式地使用，程序级接口提供给用户在编程时使用。第二章用户接口与作业管理2.4用户接口图形用户接口（GUI,GRAPHICUSERINTERFACE）在命令行方式下，用户与操作系统的交互要求用户记忆命令格式。在图形用户接口方式下，用户可利用鼠标对屏幕上的图标进行操作，完成与操作系统的交互，从而减少记忆内容，方便用户使用。它的技术基础是高分辩显示器和鼠标。第二章用户接口与作业管理2.4用户接口图形用户接口（GUI,GRAPHICUSERINTERFACE）窗口是屏幕上的一块矩形区域，应用程序通过窗口向用户展示系统所提供的各种服务及其需要用户输入的信息。窗口界面上有标题条、控制菜单框、菜单栏、滚动条、控制按钮等；图标是代表一个应用程序的特殊的最小位图，也是最小化的窗口，通过对图标的操作可以激活相应的程序或启动应用程序，包括：应用程序图标、组图标、应用程序项图标。第二章用户接口与作业管理2.4用户接口（Linux）第二章用户接口与作业管理2.4用户接口（Linux文字）第二章用户接口与作业管理2.4用户接口（Linux图形）第二章用户接口与作业管理2.4用户接口Windows图形用户接口图标第二章用户接口与作业管理2.4用户接口Windows图形用户接口窗口第二章用户接口与作业管理2.4用户接口Windows图形用户接口对话框第二章用户接口与作业管理2.4用户接口Windows图形用户接口菜单第二章用户接口与作业管理2.4用户接口Windows图形用户接口菜单第二章用户接口与作业管理2.5系统调用系统调用是操作系统提供给软件开发人员的唯一接口，开发人员可利用它使用系统功能。OS内核中都有一组实现系统功能的过程（子程序），系统调用就是对上述过程的调用。系统调用的功能设备管理：设备的读写和控制Ioctl设备配置Open设备打开Close设备关闭Read读设备Write写设备第二章用户接口与作业管理2.5系统调用系统调用的功能文件管理：文件读写和文件控制Open文件打开Close文件关闭Read读文件Write写文件Seek读写指针定位Creat文件创建Stat读文件状态Mount安装文件系统Chmod修改文件属性第二章用户接口与作业管理2.5系统调用系统调用的功能进程控制：创建、中止、暂停等控制Fork创建进程Exit进程自我终止