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基本概念基本概念用户与操作系统之间的接口用户与操作系统之间的接口 用用户户为为了了能能够够方方便便地地操操作作计计算算机机系系统统中中的的各各类类资资源源，OSOS提提供供了了用用户户与与操操作作系系统统之之间间的的接接口口，通通常常称称为为“用用户接口户接口”。分为两类分为两类 联机命令接口联机命令接口 程序接口程序接口第1页/共63页联机命令接口联机命令接口（commandinterface）用用户户与与操操作作系系统统之之间间的的接接口口，用用户户通通过过该该接接口口直直接接或或间间接接控控制制作作业业的的运运行行，包包括括直直接接在在终终端端键键入入或或在在作作业业说说明明书书中中，发发出出的的一一组组命命令令。也也就就是是用用户户接接口口，又又可可分分成成联联机机用用户户接接口口与与脱脱机机用用户户接口接口两种。两种。程序接口程序接口（programinterface）指指由由用用户户程程序序和和操操作作系系统统之之间间的的接接口口。提提供供给给用用户户在在编编程程时时使使用用，用用户户程程序序可可通通过过该该接接口口取取得得操操作作系系统统的的服服务务。该该接接口口主主要要由由一一组组系系统统调调用用组成。组成。第2页/共63页用户接口与用户接口与OSOS间的关系图间的关系图第3页/共63页7.17.1 联机命令接口联机命令接口现代现代OS系统中，都向用户提供了联机系统中，都向用户提供了联机命令接口，允许用户在终端上键入命令，命令接口，允许用户在终端上键入命令，取得取得OS的服务，并控制自己程序的运行。的服务，并控制自己程序的运行。包括：包括：联机命令的类型联机命令的类型键盘终端处理程序键盘终端处理程序命令解释程序命令解释程序第4页/共63页1.联机命令的类型联机命令的类型系统访问类系统访问类磁盘操作类磁盘操作类文件操作类文件操作类目录操作类目录操作类通信类通信类其它命令其它命令第5页/共63页（1 1）在单用户微型机中，一般没设置系统访问命令；）在单用户微型机中，一般没设置系统访问命令；（2 2）在多用户系统中，为保证系统安全性，设置系）在多用户系统中，为保证系统安全性，设置系统访问命令，统访问命令，即注册命令即注册命令 Login Login。（3 3）用户在每次开始使用某终端时，都须使用该命）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。令，使系统能识别该用户。（4 4）凡要在多用户系统的终端上上机的用户，都必）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。须先在系统管理员处获得一合法的注册名和口令。系统访问类系统访问类第6页/共63页以后，每当用户在接通其所用终端的电源以后，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后，便由系统直接调用并在屏幕上显示出以下的注册命令：下的注册命令：l lLogin:/Login:/提示用户键入自己的注册名；提示用户键入自己的注册名；l l当用户键入正确的注册名，并按下回车键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：后，屏幕上又会出现：l lPassword:/Password:/提示用户键入自己的口令。提示用户键入自己的口令。第7页/共63页键盘操作命令键盘操作命令l l磁盘格式化命令磁盘格式化命令FormatFormat：对指定驱动器上的软盘进行格式化。l l复制整个软盘命令复制整个软盘命令DiskcopyDiskcopy：复制整个磁盘，另外它还有附加的格式化功能。l l软盘比较命令软盘比较命令DiskcompDiskcomp：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。l l备份命令备份命令BackupBackup：把硬盘上的文件复制到软盘上；l l RESTORE RESTORE 命令：命令：完成与Backup命令相反的操作。第8页/共63页文件操作命令文件操作命令l l显示文件命令显示文件命令typetype：将指定文件显示在屏幕上。l l拷贝文件命令拷贝文件命令copycopy：实现文件的拷贝。l l文件比较命令文件比较命令compcomp：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。l l重新命名命令重新命名命令Rename Rename：以第一参数命名的文件，改成用第二参数给定的名字。l l删除文件命令删除文件命令erase erase：删除一个或一组文件。第9页/共63页目录操作命令目录操作命令l l建立子目录命令建立子目录命令mkdirmkdir：建立指定名字的新目录。l l显示目录命令显示目录命令dirdir：显示指定磁盘中的目录项。l l删除子目录命令删除子目录命令rmdir rmdir：删除指定的子目录文件。l l显示目录结构命令显示目录结构命令tree tree：显示指定盘上的所有目录路径及其层次关系。l l改变当前目录命令改变当前目录命令chdirchdir：将当前目录改变为由路径名参数给定的目录。第10页/共63页其它命令其它命令输入输出重定向命令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“”符，则不再是从键盘而是从重定向符左边参数所指定的文件或设备上，取得输入信息。第11页/共63页管道连接管道连接 把第一条命令的输出信息作为第二条命令的把第一条命令的输出信息作为第二条命令的输入信息；类似地，又可把第二条命令的输出信输入信息；类似地，又可把第二条命令的输出信息作为第三条命令的输入信息。这样，息作为第三条命令的输入信息。这样，由两个由两个 (含两条含两条 )以上的命令可形成一条管道。以上的命令可形成一条管道。在在 MS-DOS MS-DOS 和和 UNIX UNIX 中，都用中，都用 “|”作为作为管道符号。其一般格式为：管道符号。其一般格式为：Command1|Command2|Command1|Command2|Commandn|Commandn；第12页/共63页过滤命令过滤命令在在 UNIX UNIX 及及 MS-DOS MS-DOS 中，都有过滤命令，中，都有过滤命令，用于读取指定文件或标准输入，从中找出用于读取指定文件或标准输入，从中找出由参数指定的模式，然后把所有包含该模由参数指定的模式，然后把所有包含该模式的行都打印出来。如：式的行都打印出来。如：find/Nfind/N”eraseerase”(路径名路径名)第13页/共63页批命令批命令 为了能连续地使用多条键盘命令，或多次反为了能连续地使用多条键盘命令，或多次反复地执行指定的若干条命令，而又免去每次重敲复地执行指定的若干条命令，而又免去每次重敲这些命令的麻烦，可以这些命令的麻烦，可以 提供一特定文件。提供一特定文件。在在 UNIX UNIX 系统中称为命令文件。它们系统中称为命令文件。它们 都是都是利用一些键盘命令构成一个程序，一次建立供多利用一些键盘命令构成一个程序，一次建立供多次使用。次使用。在在 MS-DOS MS-DOS 中提供了一种特殊文件，其后缀中提供了一种特殊文件，其后缀名用名用 “.BAT.BAT”，在，在 MS-DOS MS-DOS 中用中用 batch batch 命令命令去执行由指定或默认驱动器去执行由指定或默认驱动器 的工作的工作 目录上指定目录上指定文件中所包含的一些命令。文件中所包含的一些命令。第14页/共63页2.键盘终端处理程序键盘终端处理程序交互式命令接口用户同操作系统的通信交互式命令接口用户同操作系统的通信是通过一个输入是通过一个输入/输出装置来实现的；输出装置来实现的；I/OI/O装置一般是显示终端，通过键盘或鼠装置一般是显示终端，通过键盘或鼠标输入标输入,系统输入呈现在显示屏幕上，一系统输入呈现在显示屏幕上，一次显示若干正文行次显示若干正文行,某些系统中，提供图某些系统中，提供图形显示功能；形显示功能；不管哪种不管哪种I/OI/O方式，这个终端装置是由一方式，这个终端装置是由一个终端处理程序来管理和控制的。个终端处理程序来管理和控制的。第15页/共63页终端处理程序提供的输入输出方式对整终端处理程序提供的输入输出方式对整个用户命令接口有重大影响个用户命令接口有重大影响,也也确定了用确定了用户与其应用程序之间的通信方式户与其应用程序之间的通信方式；终端处理程序必须作为用户接口的一个终端处理程序必须作为用户接口的一个组成部分来考虑，即，组成部分来考虑，即，直接影响命令接直接影响命令接口的一些问题须由终端处理程序解决口的一些问题须由终端处理程序解决。第16页/共63页 功能功能(1)接收用户从终端上打入的字符接收用户从终端上打入的字符l面向字符方式面向字符方式l面向行方式面向行方式(2)字符缓冲，暂存接收的字符字符缓冲，暂存接收的字符l专用缓冲区方式专用缓冲区方式l公用缓冲池方式公用缓冲池方式(3)回送显示回送显示l将用户从键盘输入的字符送往屏幕显示将用户从键盘输入的字符送往屏幕显示第17页/共63页(4)屏幕编辑屏幕编辑l常用的编辑键：常用的编辑键：删除字符键、删除一行键、插入键、移动光删除字符键、删除一行键、插入键、移动光标键、屏幕上卷或下移键等等。标键、屏幕上卷或下移键等等。(5)特殊字符处理特殊字符处理l中断字符中断字符ctl+Cctl+alt+deletel停止上卷字符停止上卷字符ctl+Sl恢复上卷字符恢复上卷字符ctl+Q第18页/共63页3.命令解释程序命令解释程序把命令解释程序放在把命令解释程序放在OS的最高层，先的最高层，先对用户输入的命令进行解释，然后转入相对用户输入的命令进行解释，然后转入相应命令的处理程序去执行。应命令的处理程序去执行。命令解释程序的作用命令解释程序的作用命令解释程序的组成命令解释程序的组成命令解释程序的工作流程命令解释程序的工作流程第19页/共63页 命令解释程序的作用命令解释程序的作用在屏幕上给出命令提示符；在屏幕上给出命令提示符；请用户键入命令；请用户键入命令；然后读入命令、识别命令；然后读入命令、识别命令；转到相应命令处理程序的入口地址，较转到相应命令处理程序的入口地址，较控制权；控制权；将处理结果送屏幕显示；将处理结果送屏幕显示；若命令有错，或执行中出错。若命令有错，或执行中出错。第20页/共63页 命令解释程序的组成命令解释程序的组成MS-DOSMS-DOS中的中的CC为例。为例。包括三部分：包括三部分：l常驻部分常驻部分l包括一些中断服务子程序（包括一些中断服务子程序（INT 20,INT 27INT 20,INT 27）l初始化部分初始化部分l跟随在常驻内存部分之后，在启动时获得控制权跟随在常驻内存部分之后，在启动时获得控制权lAutoexec.batAutoexec.batl暂存部分暂存部分l主要是命令解释程序，并包含了所有的内部命令处主要是命令解释程序，并包含了所有的内部命令处理程序、批文件处理程序、以及装入和执行外部命理程序、批文件处理程序、以及装入和执行外部命令的程序。令的程序。第21页/共63页 命令解释程序的工作流程命令解释程序的工作流程输入命令行从外存调入外部命令执行Type命令处理程序Copy命令处理程序DIR命令处理程序Date命令处理程序命令合法否？YN是内部命令？YNC的工作流程的工作流程显示提示符给出出错信息后返回第22页/共63页7.2 Shell命令语言命令语言Shell是是OS的最外层，或外壳。可以作的最外层，或外壳。可以作为命令语言，也可以作为程序设计语言。为命令语言，也可以作为程序设计语言。简单命令简单命令重定向与管道命令重定向与管道命令通信命令通信命令后台命令后台命令第23页/共63页1.简单命令简单命令命令语言结构命令语言结构 每一个命令语句实际上能完成某种功能的目标程序的名字，是带有参数的一个过程调用。格式为：选项，位于命令名与参数表之间，用破折号开始，后跟多个字母、数字。如：$Lstrfile1file2命令名命令名-选项选项第24页/共63页五大类五大类l进入与退出系统：进入与退出系统：l文件操作命令：文件操作命令：catcpmvrmfilel目录操作命令：目录操作命令：mkdirMDrmxidRDCDchmodl系统询问命令：系统询问命令：datewhopwdl其它命令其它命令第25页/共63页2.重定向与管道命令重定向与管道命令重定向命令重定向命令l输入转向“”lCatfile1file2Catfile4file2管道命令管道命令l管道符号：“|”l使前一条命令的输出作为后一条命令的输入。l$command1|command2第26页/共63页3.通信命令通信命令信箱通信命令信箱通信命令mailmail 发送信息时，接收者已经在系统中注册过，但允许他此时没有使用系统，也可以是虽然在使用系统，但可以拒绝接收任何信息。格式：mail-r-q-p-file-F persons第27页/共63页对话通信命令对话通信命令writewrite 使用户与当前在系统中的其他用户直接进行实时联机通信。who命令：查看目标用户是否当前联机，或确定接收者所使用的终端名；Write命令格式：write userttyname 第28页/共63页允许或拒绝接收消息的命令允许或拒绝接收消息的命令mesgmesg 格式：mesg-n-y n表示拒绝接收消息；y表示恢复对方的写许可，此时，双方才可以联机通信。第29页/共63页4.后台命令后台命令存在执行时间较长的命令，可以告诉存在执行时间较长的命令，可以告诉shell将该命令放在后将该命令放在后台执行。台执行。UNIX中，在命令后面再加上中，在命令后面再加上“&”符号。符号。后台运行程序的特征：后台运行程序的特征：l仍把终端作为标准输出和标准错误文件，除非重定向；l标准输入文件被自动重定向到“dev/null”的空文件中,若shell未重定向输入，则shell和后台进程将会同时从终端进行读入。因此，必须对后台运行命令的标准输入必须重定向。l控制命令：利用ps、wait、kill命令去了解控制后台进程的运行。第30页/共63页5.5.命令的执行命令的执行第31页/共63页7.3 系统调用系统调用系统调用提供了用户程序和OS之间的接口，应用程序通过系统调用实现其与OS的通信，并取得它的服务。系统调用的基本概念系统调用的类型系统调用的实现第32页/共63页1.系统调用的基本概念系统调用的基本概念系统程序系统程序,用户程序用户程序与一般过程调用的明显差别与一般过程调用的明显差别l运行在不同的系统状态；l通过软中断进入(状态的转换:核心,用户态)；l返回问题；l嵌套调用。一个用户程序将频繁地利用各种系统调用以取一个用户程序将频繁地利用各种系统调用以取得得OSOS所提供的多种服务。所提供的多种服务。举例：文件的复制举例：文件的复制第33页/共63页系统功能的调用系统功能的调用第34页/共63页2.系统调用的类型系统调用的类型进程控制类进程控制类l用于对进程的控制；l创建和终止进程；l获得和设置进程属性；l等待某事件出现等。文件操纵类文件操纵类l最多的一类；l创建和删除文件；l打开和关闭文件；l文件读和写等。第35页/共63页进程通信类进程通信类l在OS中经常采用两种进程通信方式，即消息传递方式和共享存储区方式；l当系统中采用消息传递方式时，在通信前必须先打开一个连接，由源进程发出一条打开连接的系统调用open connection；第36页/共63页l目标进程则应利用接受连接的系统调用accept connection表示同意进行通信；l然后，在源和目标进程之间便可开始通信；l可以利用发送消息的系统调用send message或者用接收消息的系统调用receive message来交换信息；l通信结束后，还须再利用关闭连接的系统调用close connection结束通信。第37页/共63页3.系统调用的实现系统调用的实现（1 1）中断和陷入硬件机构）中断和陷入硬件机构）中断和陷入硬件机构）中断和陷入硬件机构l中断（Interrupt）和陷入（Trap）l中断和陷入向量第38页/共63页第39页/共63页（2 2）系统调用号和参数的设置）系统调用号和参数的设置）系统调用号和参数的设置）系统调用号和参数的设置 直接将参数送入相应的寄存器中，参数表方式。l调用号调用号l放在调用命令中l寄存器或内存单元中；l参数参数l寄存器中l参数表方式第40页/共63页系统调用的参数形式系统调用的参数形式第41页/共63页（3 3）系统调用的处理步骤）系统调用的处理步骤）系统调用的处理步骤）系统调用的处理步骤l将处理机状态由用户态转为系统态；l由硬件和内核程序进行系统调用的一般性处理，即保护CPU环境；l将处理机状态字PSW、程序计数器PC、系统调用号、用户栈指针以及通用寄存器内容等，压入堆栈；l将用户定义的参数传送到指定的地方保存起来；l分析系统调用类型，根据调用号，转入相应的系统调用处理子程序；l在系统调用处理子程序执行完后，应恢复被中断的或设置新进程的CPU现场，继续往下执行。第42页/共63页系统调用实现过程示例系统调用实现过程示例第43页/共63页（4）系统调用处理子程序的处理过程）系统调用处理子程序的处理过程l系统调用的功能主要由系统调用子程序来完成的.l与相应的系统调用功能有关，代码各不相同；l例如:create命令.进入Create的处理子程序后，核心将根据用户给定的文件路径名Path,利用目录检索过程，去查找指定文件的目录项。第44页/共63页l查找目录的方式可以用顺序查找法，也可用 Hash 查找法。l如果在文件目录中找到了指定文件的目录项，表示用户要利用一个已有文件来建立一个新文件。l但如果在该已有(存)文件的属性中有不允许写属性，或者创建者不具有对该文件进行修改的权限，使认为是出错而做出错处理；第45页/共63页l若不存在访问权限问题，便将已存文件的数据盘块释放掉，准备写入新的数据文件。l如未找到指名文件，则表示要创建一个新文件；核心便从其目录文件中找出一个空目录项，并初始化该目录项，包括填写文件名、文件属性、文件建立日期等，然后将新建文件打开。第46页/共63页7.4 UNIX系统调用系统调用UNIX系统调用的类型被中断进程的环境保护系统调用陷入后需处理的若干公共问题第47页/共63页1.UNIX系统调用的类型系统调用的类型进程控制进程控制l创建进程（fork）l终止进程（exit）l等待子进程结束（wait）l执行一个文件（exec）l获得进程ID：getp-id,getpgrp,getppidl进程暂停（pause）第48页/共63页文件操纵文件操纵l创建文件（creat）l打开文件（open）l关闭文件（close）l读和写文件（read,write）l连接和去连接文件（link,unlink）第49页/共63页进程间通信进程间通信l消息机制（msgget,msgid,msgsend,msgrcv）l共享存储器机制（shmget,shmid,shmat,shmdt）l信号量机制（signal）信息维护信息维护l设置和获得时间（stime）l获得进程和子进程时间（times）l设置文件访问和修改时间（utime）l获得当前UNIX系统的名称（uname）第50页/共63页2.被中断进程的环境保护被中断进程的环境保护UNIXSystem中的总控程序trap.sl包含绝大部分的中断和陷入向量的入口地址。CPU环境保护环境保护l陷入类型type、用户栈指针usp、系列寄存器R0R11参数表指针参数表指针AP和调用栈帧指针和调用栈帧指针FPlAP用于指示所需参数表的地址；l调用栈帧是指系统调用需要保存而被压入用户核心栈的数据项。3.陷入后的公共问题陷入后的公共问题Trap.C要处理的问题要处理的问题l确定系统调用号l实现参数传递l利用系统调用定义表转入相应的处理程序l系统调用返回前的公共处理*7.5 图形用户接口图形用户接口桌面、图标和任务栏桌面、图标和任务栏窗口窗口对话框对话框7.5.17.5.1桌面、图标和任务栏桌面、图标和任务栏 1.1.桌面与图标的初步概念桌面与图标的初步概念 所谓桌桌面面，是指整个屏幕空间，即在运行 Windows 时用户所看到的屏幕；该桌面是由多个任务共享；为了避免混淆，每个任务都通过各自的窗口显示其操作和运行情况；Windows 允许在桌面上同时出现多个窗口；所谓窗口窗口是指屏幕上的一块矩形区域；应用程序(包括文档)可通过窗口向用户展示出系统所能提供的各种服务及其需要用户输入的信息；用户可通过窗口中的图标去查看和操纵应用程序或文档。第55页/共63页2.2.桌面上常见的图标桌面上常见的图标第56页/共63页3.3.“开始开始”按钮和任务栏按钮和任务栏 “开始”按钮任务栏任务栏的隐藏方式任务子栏第57页/共63页7.5.27.5.2窗口窗口1.1.窗口的组成窗口的组成 标题栏和窗口标题 菜单栏 工具栏 控制菜单 按钮最大化、最小化和关闭按钮 滚动条 窗口边框工作区域第58页/共63页第59页/共63页2.2.窗口的性质窗口的性质 窗口的状态 窗口的改变第60页/共63页7.5.37.5.3对话框对话框1.1.对话框的用途对话框的用途 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;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；对于对象的属性、窗口等的环境设置的改变；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。第61页/共63页2.2.对话框的组成对话框的组成 标题栏 输入框 按钮 命令按钮 选择按钮 滑块式按钮 数字式增减按钮第62页/共63页对话框对话框第63页/共63页