操作系统第2章

1. 联机输入方式 大多用在交互式系统中,用户和系统通过交互 会话来输入作业。外围设备直接和主机相连接。 2. 脱机输入方式 又称为预输入方式。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。 优点：解决了快速输入输出问题，提高了主机的资 源利用率 缺点： • 以牺牲低档机为代价的 • 需要用户进行干预或进行一定的操作 • 存在灵活性差的缺点
第2章 操作系统用户界面
2.1 作业的基本概念 2.2 作业的建立 2.3 命令控制界面接口 2.4 系统调用 2.5 UNIX用户界面 本章小结 习题
2.1 作业的基本概念
2.1.1 作业的定义 从用户的角度，可以从逻辑上抽象地(并非精确 地)描述作业的定义 一般编制一个应用程序大致要经过图2.1中所描 述的几步。
图2.5 系统调用的处理过程
2.5 UNIX用户界面
2.5.1 UNIX发展历史 2.5.2 UNIX系统的特点 (1) UNIX系统是一个可供多用户同时操作的会话式分时操作 系统。 (2) UNIX 系统向用户提供了两种用户友好的界面或接口。 (3) UNIX系统具有一个可装卸的分层树型结构文件系统。 (4) UNIX系统把所有外部设备都当作文件，并分别赋予它们 对应的文件名 (5) UNIX系统核心程序的绝大部分源代码和系统上的支持软 件都用C语言编写。UNIX系统是一个开放式系统。
2.5.5 UNIX的编程界面 UNIX系统的另一个用户接口是程序员用的 编程接口，即系统调用。因此，UNIX系统的系 统调用大致可分为如下几类: 1. 有关设备管理的系统调用 2. 有关文件系统的系统调用 3. 有关进程控制的系统调用 4. 有关进程通信的系统调用 5. 关于存储管理的系统调用 6. 管理用系统调用
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。 本章还简要介绍了UNIX系统的用户界面。
2.4 系统调用
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。 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
5. 网络输入方式 当用户需要把在计算机网络中某一台主机上 输入的信息传送到同一网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。
2.2.2 JCB的建立 作业控制块JCB JCB包含了系统对作业进行管理所必须的信息。即： 作业名、作业估计执行时间、优先数、作业建立时 间、作业说明书文件名、程序语言类型、内存要求、 外设要求、作业状态、以及作业在外存中的存储地 址等。
2.5.3 UNIX系统结构 UNIX系统结构可分为三层 • 最内层的UNIX操作系统核心，它包括文件控制系 统和进程控制系统两大部分 • 最外层是用户程序，包括许多应用软件 • 中间层则是Shell命令解释层、实用程序、库函数等。 该层中的Shell解释程序是用户和UNIX 操作系统的 操作界面。UNIX的系统结构如图2.6所示。
(5) 滤波器功能 UNIX Shell具有对数据进行选取和加工的滤波功能， 其中几个比较主要的命令是: grep——从指定文件中搜索特定的字符串或包含特定 字符串的行等。 sort——对文件内的各行或词组按某种规定的方式分 类。 tail——表示文件末尾的指定数行。 使用UNIX Shell的滤波功能，用户可以方便地对大规 模数据集进行分类和查找，并能大大简化不必要的 输入输出工作。
本章小结
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。 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。
图2.2 作业说明书的主要内容
2.2 作业的建立
严格地说，在分时系统中，从系统角度来看 甚至没有作业的概念。因此，这里主要介绍批处理 系统的作业建立过程。
作业的建立过程包括两个子过程 • 作业的输入 • 作业控制块的建立
2.2.1 作业输入方式 作业输入方式可分为5种 • 联机输入方式 • 脱机输入方式 • 直接耦合方式 • SPOOLING(Simultaneous Peripheral Operations On-Line)系统 • 网络输入方式。
特殊类命令包括： (1) 后台命令“&”。 后台命令不要求系统马上执行。 (2) 文件名生成符号“*”和“?” 其中“*”和从该字符开始的文件名的字符串匹配， 而“?”则和该字符位所对应的一个字符匹配。 (3) 输入输出重定向符号“<”、“>”和“>>”
(4) 管道命令“|” 不通过中间文件的数据直接输入方法，即一个命令 的执行结果存放在系统缓冲区内直接作为下一个命 令的输入。管道命令的使用格式是： 命令1| 命令 2|命令3 ...
3. 直接耦合方式 保留脱机输入方式的快速输入的优点,又没有 脱机输入方式的人工干预的缺点和具有较强灵活性 的输入方式是直接耦合方式。 直接耦合方式把主机和外围低档机通过一个公 用的大容量外存直接耦合起来，从而省去了在脱机 输入中那种依靠人工干预来传递后援存储器的过程。
图2.3 直接耦合输入方式
Байду номын сангаас 2.3 命令控制界面接口
操作系统为用户提供两个接口界面 • 用户命令接口界面 • 系统调用 作业控制的主要方式有两种。 • 脱机控制方式 • 联机控制方式
与脱机控制方式相比，联机控制方式的命令种类要 丰富得多。这些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。
2.1.2 作业组织 作业由三部分组成 • 程序 • 数据 • 作业说明书 由作业说明书在系统中生成一个称为作业控制块(job control block，JCB)的表格。
作业说明书主要包含三方面内容 • 作业的基本描述 • 作业控制描述 • 资源要求描述 作业说明书的主要内容如图2.2 所示。
4. SPOOLING系统 SPOOLING又可译作外围设备同时联机操作。 SPOOLING系统的工作原理如图2.4所示。 操作系统中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 • 另一个是写过程,负责把缓冲区的信息送到外存输 入井中
图2.4 SPOOLING系统
图2.1 一般编程过程
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。
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。 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。 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。
图2.6 UNIX系统结构
2.5.4 UNIX的命令控制界面 Shell是UNIX系统为用户提供的键盘命令解释程序的 集合。Shell 向用户提供300个以上的命令。 基本类包括： (1) 系统访问命令，例如login，logout等。 (2) 编辑和文件管理命令，例如vi，emacs，cp，rm 和ls等。 (3) 编译、链接命令，例如cc，link等。 (4) 维护、管理命令，例如adduser，chown等。 (5) 调试命令，例如dbx等。 (6) 记帐、日期等的命令，例如date等。 (7) 网络通信用命令，例如mailx等。