02第二章 操作系统用户界面

1第二章操作系统用户界面作业的组织和控制系统调用(SYSTEMCALL)图形用户接口(GUI,GRAPHICUSERNTERFACE)本章主要从用户使用和系统管理两方面出发，讨论OS为用户提供的：命令接口、图形接口、编程接口(系统调用)。首先了解作业和作业管理的基本概念。为编程人员提供的接口2一、作业的基本概念返回1、作业的定义◆在一次应用业务处理过程中，从输入开始到输出结束，用户要求计算机所做的有关该次业务处理的全部工作称为一个作业。用户的观点：在一次业务处理过程中，从输入程序和数据到输出结果的整个过程。系统的观点：作业是由程序、数据和作业说明书组成。◆作业步是在一个作业的处理过程中，计算机所做的相对独立的工作。32、作业的组成作业由程序、数据和作业说明书三部分组成。作业说明书包括三个部分:作业的基本信息、作业的控制信息、作业资源信息的描述；1）作业基本信息：用户名、作业名、编程语言等；2）作业控制信息：作业控制方式、优先级、作业步的操作顺序、作业的出错处理等；3）作业资源信息：处理时间、内存空间、外设类型和数量等；4需要说明的是，作业的概念一般用于早期批处理系统和现在的大型机、巨型机系统中，对于广为流行的微机和工作站系统，人们一般不太使用作业的概念。5二、作业的建立建立一个作业必须把该作业所包含的全部程序和数据输入到计算机的外存(或称辅存)上。而且，还要由作业注册程序在系统中为该作业申请建立一个相应的作业控制块(JCB)，当一个作业的全部程序和数据输入到输入到外存且在系统中建立了相应的JCB之后，就说一个作业已经建立起来了。建立一个作业包括两个子过程JCB登记了和该作业的一些相关信息，并且JCB与作业之间具有一一对应关系。(JCB是作业存在的唯一标志)一个是作业的输入过程一个是建立JCB的过程6图2.2作业说明书的主要内容71、作业输入方式作业输入方式可分为5种：■联机输入方式用户和系统通过交互会话方式来输入作业。■脱机输入方式（又称预输入方式）利用低档的个人计算机事先将作业输入到外存介质上（如磁盘、磁带等）8主机公用存储器低档PC机1低档PC机n■直接耦合输入方式直接耦合输入方式是把主机和外围低档微机通过一个公用的大容量的外存直接耦合起来，保留了脱机输入方式的快速输入的优点，又克服了联机输入方式浪费CPU资源的缺点。直接耦合输入方式的工作原理如下图所示。直接耦合输入方式工作原理图9■SPOOLING系统(假脱机输入输出系统)SPOOLing(SimultaneousPeripheralOperationOn-Line)，即外部设备联机并行操作的缩写，它是关于慢速字符设备如何与计算机主机交换信息的一种技术，通常称为“假脱机技术”。10图2.4SPOOLING系统输入Spooler输出Spooler11SPOOLing技术的特点:(1)提高了I/O速度，对低速I/O设备进行的I/O操作变为对输入井或输出井的操作，如同脱机操作一样，提高了I/O速度，缓解了CPU与低速I/O设备速度不匹配的矛盾.(2)设备并没有分配给任何进程，分配给进程的是一存储区（输入井或输出井），并建立了一张I/O请求表.(3)实现了虚拟设备功能，多个进程同时使用同一个独享设备，而对每一进程而言，都认为自己独占这一设备。12■网络输入方式网络输入方式以上述几种方式为基础，当用户需要把在计算机网络中某一台主机上输入的信息传输到同一网络中另一台主机上进行操作或执行时，就构成了网络输入方式。132.作业控制块(JCB)的建立作业名估计执行时间优先数或优先级（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：静态申请和动态申请作业状态：提交、后备、执行、完成；在系统把作业信息输入到外存输入井之后，还要根据作业说明书内容和有关作业信息在外存输入井建立相应的作业控制块(JCB),作业结束时，JCB也被撤销。每个作业对应一个JCB。JCB中包括如下信息：143.作业四种状态作业的四种状态：作业提交：一个作业被提交到机房或用户通过终端键盘向计算机中键入其作业时所处的状况为提交状态；作业收容：作业完全进入到外存，系统为其建立JCB,等待调度运行(也称后备状态)；作业执行：分配资源，进入内存，被调度运行；作业完成：释放资源，完成作业输出；用户作业录入提交收容完成运行就绪阻塞I/O完成执行作业调度15三、命令控制界面接口操作系统为用户提供三个接口界面(作业控制)●命令接口。用户利用这些操作命令来组织和控制作业的执行或管理计算机系统。●系统调用。编程人员使用系统调用来请求操作系统提供服务。●图形用户接口。操作系统的命令控制界面就是用来组织和控制作业运行的。16使用操作命令进行作业控制的主要有两种方式:(1)脱机控制方式用户将作业的执行顺序和出错处理方法一并以作业控制说明书的方式或命令文件方式提交给系统，系统按照作业说明书或命令文件中所规定的顺序控制作业的执行。执行过程中，用户无法干涉，只能等待作业正常执行结束或出错停止之后查看执行结果或出错信息，以便修改作业内容或控制过程。脱机控制方式利用作业控制语言来编写表示用户控制意图的作业控制程序，也就是作业说明书。17(2)联机控制方式不要求用户填写作业说明书，系统只为用户提供一组键盘命令。用户使用系统提供的操作命令和系统会话，交互地控制程序的执行和管理计算机系统。凡是使用过DOS、Windows或UNIX系统的读者，对联机控制方式都应该是不陌生的。18●联机方式操作命令主要分如下几大类：（1）环境设置命令：用来改变终端用户所在位置、执行路径等；（2）执行权限管理：用来控制用户访问和读/写、执行有关文件的权限；（3）系统管理：主要用于系统维护、开机或关机、增加或减少终端用户、计时收费等；（4）文件管理：用来管理和控制终端用户文件。如：文件的复制、移动或删除等。19（5）编辑、编译、连接装配和执行命令等；（6）通信命令；（7）资源请求：用户使用这些命令向系统申请资源（申请某外部设备等）。202系统调用(广义指令)系统调用是操作系统提供给软件开发人员的唯一接口，开发人员可利用系统调用，在源程序一级动态请求和释放系统资源，调用系统中已有的系统功能来完成那些与机器硬件部分相关的工作。OS核心中都有一组事先编制好的、实现某些系统功能的过程（子程序）。每个操作系统都提供几百种系统调用，包括：外存文件与目录的读写，各种I/O设备的使用，在程序中启动另一个程序，查询和统计系统资源使用情况等。21●系统调用大致分为如下几大类：1)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2)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223)进程控制：进程的创建、执行、撤销、暂停等控制；Fork创建进程；Exit进程自我终止；Wait阻塞当前进程Sleep进程睡眠；Getpid读父进程标识。4)进程通信：该类系统调用被用来在进程之间传递消息或信号。5)存储管理：内存的申请和释放；6)系统管理：设置和读取时间、读取用户和主机标识等；Gtime读取时间；Stime设置时间；Getuid读取用户标识7)线程管理：线程的创建、调度、执行、撤销等。23系统调用的实现过程系统子程序sub0A0sub1A1subnAnsubiAi......陷入处理机构1)保护处理机现场2)取系统调用功能号并寻找子程序入口3)恢复处理机现场并返回入口地址表A0A2Ai......An....系统调用....用户程序（完）