操作系统课件2.ppt

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1、第二章 操作系统用户界面,重点和难点：1 作业的基本概念和建立2 用户接口的概念和类型3 系统调用的概念和过程,2.1 作业的基本概念,作业的概念作业的基本类型作业的状态及其转换,作业的概念,用户角度：,作业的概念 作业:是用户提交给计算机进行加工的一个任务，由用户程序、数据和作业说明书三部分组成。作业步：通常一个作业又可分为若干个顺序处理 的步骤。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。,作业、作业步、进程,从系统角度看（作业的组织形式）作业：作业由程序、数据和作业说明书组成。程序 和数据完成用户所要求的业务处理工作。作业

2、说明书则体现用户的控制意图。批处理系统中，作业是抢占内存的基本单位。,作业、作业步、进程的关系,返回,作业的基本类型,根据调度和控制的需要进行分类从调度的角度，可分为：计算型作业：指任务中包含大量的计算，而其I/O较少的作业，如通常的科学计算；I/O型作业：要求少量的计算而需大量I/O的作业，如通常的事务处理,作业的基本类型,从控制的角度，可分为：脱机作业（批量型作业）：在整个作业的运行过程中，只需根据作业说明书中的说明对作业进行控制，脱机作业通常是在批处理操作环境下运行，故也称为批量型作业；联机作业（终端型作业）：通常是用键盘命令直接控制作业的运行，联机作业通常在分时操作环境下运行，故也称为

3、终端型作业。,返回,作业的状态及其转换,作业从提交给系统直到它完成后离开系统前的整个活动过程，可分为 提交状态后备状态运行状态完成状态,用户,提交,后备,就绪,等待,运行,运行,完成,作业录入,作业调度,作业调度,作业的状态转换,2.2 作业的建立,一个作业的建立包括两个子过程：作业的输入、作业控制块的建立。作业的输入方式：联机输入方式 脱机输入方式 直接耦合方式网络输入方式SPOOLING系统(Simultaneous Peripheral Operation On-Line 外围设备同时联机操作),作业的输入方式,联机输入方式外围设备直接和主机相连。脱机输入方式（预输入方式）利用低档个人计

4、算机作为外围处理机进行处理。脱机输入解决了快速输入输出的问题，提高了资源利用率，但是要以牺牲低档机为代价。还需要用户干预。还存在灵活性差。,直接耦合方式慢速的输入输出过程由外围低档机管理公用存储器中的大量数据的高速读写由主机完成网络输入方式用户需要把在计算机网络中某一台主机上输入的信息传送到同一网中另一台主机上就行操作执行，构成了网络输入方式（涉及到不同计算机间的通信问题）。,SPOOLING系统(假脱机操作)Simultaneous Peripheral Operation On Line 它使用直接存取的大容量磁盘作为缓冲，将一个可共享的磁盘空间改造成若干个输入设备和输出设备，并使得I/O

5、设备和CPU并行操作。（在联机情况下实现的同时外围操作）SPOOLING 系统的组成 输入井和输出井输入缓冲区和输出缓冲区输入进程和输出进程（输入管理模块、输出管理模块）,SPOOLING系统输入过程：系统的输入程序包含两个独立的过程，一个过程负责从外部设备把信息读入缓冲区；另一个过程是写过程，负责把缓冲区中的信息送到外存输入井中。在系统输入模块收到作业输入请求后，输入管理模块中的读过程负责将信息从输入装置读入缓冲区。当缓冲区满时，由写过程将信息从缓冲区写到外存的输入井中。,SPOOLING系统的工作原理当用户提交一批作业后，操作员键入“预输入命令”启动预输入程序工作，预输入程序启动输入机读出

6、作业信息，并把它们存放到输入井中。读过程和写过程反复循环，直到一个作业输入完毕。当读过程读到一个硬件结束标志之后，系统再次驱动写过程把最后一批信息写入外存并调用中断处理程序结束该次输入。然后，系统为该作业建立作业控制块JCB，从而使输入井中的作业进入作业等待队列，等待作业调度程序选中后进入内存。,SPOOLING系统的特点提高了I/O速度 将独占设备改造为共享设备实现了虚拟设备功能,作业控制块的建立,作业由三部分组成：程序数据作业说明书（体现用户的控制意图）在系统把作业信息输入到外存输入井之后，还需要根据作业说明书中的说明及其它信息建立作业控制表(JCB)。只有在获得JCB表项和足够的输入井空

7、间之后，一个作业才可能创建成功。JCB的内容：JCB包含了系统对作业进行管理所必须的信息，有作业名、作业的估计运行时间、优先数、作业的建立时间、内存要求、外设要求、作业状态等等。JCB是作业存在的唯一标志。,完成用户要求的业务处理工作,2.3 命令控制界面接口,操作系统提供两类接口 作业一级的接口程序一级的接口（程序接口）,作业控制一级的接口联机用户接口：（交互式用户接口）脱机用户接口（批处理用户接口）联机用户接口：（交互式用户接口）指用户通过控制台或终端，采用人机会话的方式，直接控制作业的运行。由一组键盘命令组成。用户通过控制台键入操作命令，向系统提出请求。该操作命令由命令解释系统进行解释执

8、行，完成指定的操作。,联机命令接口由两种方式键盘命令方 命令文件方式（1）键盘命令方式 是通过逐条输入键盘命令语句，经解释后执行，以控制作业运行的一种方式，通常包括：系统管理 环境设置 编辑修改、编译、连接和运行命令 文件管理命令 操作员专用命令（执行权限管理）通信 资源要求,(2)命令文件方式 是用键盘命令语言编写的一个键盘命令语言程序命令文件。一旦建立命令文件后，系统可连续执行若干条命令并且可以多次重复执行。命令文件中可以进行参数传递，也可以嵌套的方式调用其他的命令文件。,脱机用户接口 批处理用户接口）由一组作业控制命令（或称作业控制语言）组成。脱机用户将事先用相应的作业控制语言（JCL）

9、将作业控制命令写成的作业操作说明书，连通作其作业一起提交给系统。由系统中命令解释程序对其操作说明书上的命令逐条解释执行。,2.4 系统调用,程序接口（系统调用）程序接口是OS专门为用户程序设置的，也是用户程序取得OS服务的唯一途径，程序接口通常由各种各样的系统调用所组成。用户程序通过该接口可以调用底层的“系统程序模块”，实现一些操作。,系统调用的基本概念：是OS提供给编程人员的唯一接口系统调用是由操作系统中的一段程序来完成特定功能的，属于一种特殊的过程调用。有的计算机系统中，把它称为广义指令。调用的方式：采用访管方式来实现。通过产生一个访管中断，使处理机由目态（用户态）转为管态（系统态）。（当

10、中央处理器处于目态时不允许执行特权指令；而处于管态时可这些包括特权指令在内的一切机器指令）,不同的计算机系统提供的访管指令形式不同，由它们定义的汇编一级的系统调用的形式也就不同。如IBM360370机器中访管指令的形式为“SVC N”，IBMPC机提供的软件中断指令为“INT N”，其中N为中断类型号，由它定义了不同的软件中断。软件中断可用作“管理程序调用”，也就是请求操作系统服务。其中21H中断类型中又包含了DOS丰富的系统功能调用。,系统调用与一般过程调用的主要区别：运行状态不同 进入的方式不同 代码层次不同,系统调用的实现过程 用户在源程序中使用系统调用，给出系统调用名和函数后，即产生一

11、条相应的陷入指令，通过陷入处理机制调用服务，引起处理机中断，然后保护处理机现场，取系统调用功能号并寻找子程序入口，通过入口地址表来调用系统子程序。执行完毕后，退出中断，返回到用户程序的断点，恢复现场，继续执行用户程序。,用户程序 陷入处理机构 系统子程序,System call,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.返回,入口地址表,A0,A1,.,Ai,.,An,subi,subn,sub1,sub0,A0,A1,Ai,An,嵌套调用参数传递问题 陷阱指令自带参数 通用寄存器 专用堆栈区,2.5 UNIX用户界面,UNIX 发展历史与特点UNIX系统的特点UNIX系统结构UNIX的命令控制界面,基本类 系统访问命令 login、logout 编辑和文件管理命令 vi、cp、rm、ls 编译、链接命令 cc 调试 dbx 维护管理命令 adduser、chown,特殊类 后台命令&文件生成符号“*”和“?”输入输出重定向符号“”和“”管道命令“|”滤波器功能 grep、sort、tail,UNIX的编程界面 设备管理 文件系统 进程控制 进程通信 存储管理,