资源描述
2.1 作业 2.2 命令控制界面 2.3 系统调用 2.4 Linux的系统调用,本章主要从用户使用和系统管理两方面出发, 讨论操作系统为用户提供的编程接口和命令控制接口。,内容简介：,用户界面是操作系统的重要组成部分 操作系统为不同的用户提供不同的用户界面 普通用户 管理员 编程人员,1. 作业的定义 作业是操作系统中一个常见的概念。 关于作业的解释： 一个是从用户角度看作业。 另一个是从系统的角度来看作业。,2.1 作业,图2.1 一般编程过程,2.1 作业,我们注意到： 在图2.1中，直到编辑为止的各步都可认为是可由人工独立完成的，但从编辑输入开始的以下各步却是在用户的要求控制下由计算机完成。,2.1 作业,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。 作业由不同的顺序相连的作业步组成。 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。一般来说，每一个作业步产生下一个作业步的输入文件。,2.1 作业,作业与程序的区别： 1.从系统的角度看，作业则是一个比程序更广的概念。它由程序、数据和作业说明书组成。系统通过作业说明书控制文件形式的程序和数据，使之执行和操作。 2.在批处理系统中，作业是抢占内存的基本单位。也就是说，批处理系统以作业为单位把程序和数据调入内存以便执行。,2.1 作业,作业由三部分组成，即程序、数据和作业说明书。一个作业可以包含多个程序和多个数据集，但必须至少包含一个程序。 作业中包含的程序和数据完成用户所要求的业务处理工作。 作业说明书则体现用户的控制意图。,2.2.2 作业组织,2.1 作业,1. 操作系统根据作业说明书形成的JCB来了解作业的要求，来体现用户的意图。 2. 作业说明书主要包含三方面内容，即作业的基本描述、作业控制描述和资源要求描述。 3. 作业说明书方式主要用在批处理系统中，作业说明书的格式和内容都可以根据需要自己定义。,作业说明书：,2.1 作业,1. 操作系统为用户提供的两个接口界面： 一个是系统为用户提供的各种命令接口界面。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。 另一个接口是系统调用。编程人员使用系统调用来请求操作系统提供服务。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。,2.2 命令控制界面接口,2. 使用操作命令进行作业控制的主要方式有两种： 脱机方式 联机方式,2.2 命令控制界面接口,3.联机控制方式的命令可大致分为以下几类: (1) 环境设置。 (2) 执行权限管理。 (3) 系统管理。 (4) 文件管理。 (5) 编辑、编译、链接装配和执行。 (6) 通信。 (7) 资源要求。,2.2 命令控制界面接口,4.命令控制界面的发展： 1.现在的Windows系列，还是类UNIX系列的操作系统，它们的命令控制界面都采用由多窗口的按钮式图形界面组成。 2.在系统中，命令已被开发成一条条能用鼠标点击而执行的简单的菜单或小巧的图标。而且，用户也可以在提示符的提示下用普通字符方式输入各种命令。,2.3 Linux的命令控制界面,一般来说，Linux命令主要包括以下9类。 （1）系统维护及管理命令，例如date，setenv等。 （2）文件操作及管理命令，例如ls，find等。 （3）进程管理命令，例如kill，at等。 （4）磁盘及设备管理命令，例如df，du，mount等。 （5）用户管理命令，例如adduser，userdel等。 （6）文档操作命令，例如csplit，sort等。 （7）网络通信命令，例如netstat，ifconfig等。 （8）程序开发命令，例如cc，link等。 （9）X Window管理命令，例如startx，XE86Setup等。,Linux Shell Linux Shell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，它允许用户编制带形式参数的批命令文件，称作Shell脚本或Shell程序。一个Shell程序由以下6部分组成。 实验第三章专门学习,2.3 Linux的命令控制界面,1. 系统调用的作用 系统调用是操作系统提供给编程人员的唯一接口。编程人员利用系统调用,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以及控制程序的执行速度等。 命令控制界面也是在系统调用的基础上开发而成的。,2.4 系统调用,系统调用基本概念： 在操作系统的核心中都设置了一组用于实现各种系统功能的子程序，并将它们提供给应用程序调用。由于这些程序或过程是操作系统本身程序模块中的一部分，为了保护操作系统程序不被用户程序破坏，一般都不允许用户程序访问操作系统的程序和数据，所以也不允许应用程序采用一般的过程调用方式来直接调用这些过程，而是向应用程序提供了一系列的系统调用命令，让应用程序通过系统调用去调用所需的系统过程。,2.4 系统调用,处理机状态： 为了保护系统程序不被应用程序有意或无意地破坏，为计算机设置了两种状态： 1、系统态（也称为管态、内核态或核心态） 2、用户态（也称为目态）。 操作系统在系统态运行，而应用程序只能在用户态运行。 现代多数操作系统将CPU的指令集分为特权指令和非特权指令两类。,2.4 系统调用,2.系统调用大致可分为如下几类: (1) 设备管理。 (2) 文件管理。 (3) 进程控制。 (4) 进程通信。 (5) 存储管理。 (6) 线程管理。,2.4 系统调用,3.如何实现系统调用的功能： 操作系统提供了一个类似于硬件中断处理的中断处理机构。 当用户使用系统调用时，产生一条相应的指令，处理机在执行到该指令时发生相应的中断，并发出有关信号给该处理机构。该处理机构在收到了处理机发来的信号后，启动相关的处理程序去完成该系统调用所要求的功能。,2.4 系统调用,在系统中为控制系统调用服务的机构称为陷阱(trap)处理机构。 把由于系统调用引起处理机中断的指令称为陷阱指令(或称访管指令)。,2.4 系统调用,4.陷阱处理机构：,图2.5 系统调用的处理过程,5. 系统调用中的参数传递问题。 不同的系统调用需要传递给系统子程序以不同的参数。而且,系统调用的执行结果也要以参数形式返回给用户程序。 常用的实现方法有： 1.由陷阱指令自带参数 2.通过使用有关通用寄存器来传递参数。 3.在系统调用较多的系统中，大多在内存 中开辟专用堆栈区来传递参数。,2.4 系统调用,Linux提供了丰富的系统调用。每个系统调用由核心函数和接口函数两部分组成。核心函数部分提供实现系统调用功能的共享代码，作为操作系统的核心程序驻留在内存中；接口函数部分提供给应用程序API接口，它把系统调用号、入口参数地址传送给相应的核心函数。 Linux的系统调用，从功能上大致可分为如下6类。 （1）设备管理的系统调用。（2）文件系统操作的系统调用。 （3）进程控制的系统调用。（4）存储管理的系统调用。 （5）管理者的系统调用。 （6）通信的系统调用。,2.5 LINUX系统调用,本 章 小 结 1.本章简要介绍了操作系统的用户界面。操作系统的用户界面是评价一个操作系统优劣的重要指标。操作系统的用户界面包括命令控制界面的编程界面两部分，其中命令控制界面是基于编程界面，也就是系统调用之上开发而成的。 2.操作系统的命令控制界面正从早期的脱机控制方式（批处理系统）和联机控制方式（分时系统）向多窗口、菜单、按钮以及声控等图形化多媒体方式变化。命令控制界面的革命与进步是操作系统最显著的变化之一。,3.系统调用是操作系统提供给编程人员的唯一接口。编程人员通过系统调用使用操作系统内核所提供的各种功能。系统调用的执行不同于一般用户程序的执行。系统调用执行是在核心态下执行系统子程序，而用户程序则是在用户态下执行。一般来说，操作系统提供的系统调用越多，功能也就越丰富，系统也就越复杂。 4.本章还简要介绍了Linux系统的用户界面。,本 章 小 结,习题 1. 什么是作业？作业由哪几部分组成？各有什么功能？ 2. 操作系统为用户提供哪些接口？它们的区别是什么？ 3. 处理机为什么要区分核心态和用户态？在什么情况下进行两种方式的切换？ 4. 什么是系统调用？它与一般用户程序有什么区别？与库函数又有什么区别？ 5. 简述系统调用的实现过程。 6. Linux操作系统为用户提供哪些接口？试举例说明。 7. 在你周围装有Linux系统的计算机上，查看有关Shell的基本命令，并编写一个简单的Shell程序，完成一个已有数据文件的复制和打印。 8. 用Linux文件读写的相关系统调用，编写一个copy程序,本章结束 谢谢！,
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