操作系统提供的服务和用户接口
第2章 用户与操作系统的接口
引言 2．1 作业控制级接口 ． 2．2 程序级接口 ．
引言
操作系统是计算机与用户之间的接口。用户可以 通过操作系统提供的手段和方法方便、快捷、安全可 靠地使用计算机的各类资源。 操作系统为用户提供了两类接口：一类是作业控 制级接口，用户通过键盘命令或作业控制命令，对程 序进行控制；另一类是程序级接口，即系统调用或称 应用程序接口。 作业控制级接口供用户在终端上利用键盘使用， 程序级接口供用户在编程时使用。
2．1．4 脱机用户接口 ． ．
脱机用户接口由一组作业控制语言组成，用户利用 系统为脱机用户提供的作业控制语言，考虑对作业的各 种可能的控制要求写成作业控制卡或作业说明书，连同 作业一起提交给系统。系统运行该程序时，边解释作业 控制命令边执行，直到运行完该组作业。 作业控制语言：作业控制语言（JCL，Job Control Language）是用户用来编制作业控制卡或作业说明 书的。对于不同的操作系统，作业控制语言也各不 相同。但其所包含的命令大体是相同的，一般有： I/O命令、编译命令、操作命令以及条件命令等几类。
2．2．3 系统调用 ． ．
进程通信类系统调用： 进程通信类系统调用：此类系统调用被用于进程 之间传递消息和信号。 设备管理类系统调用： 设备管理类系统调用：此类系统调用被用于请求 和释放有关设备、启动设备操作等。 信息维护类系统调用： 信息维护类系统调用：用户可以利用此类系统调 用来获得当前时间和日期、设置文件访问和修改时 间、了解系统当前用户数、操作系统版本号、空闲 内存和磁盘空间的大小等。
2．2 程序级接口 ．
程序级接口为用户程序使用操作系统的服务提供 了接口，它通过各种系统调用而实现。应用程序通过 系统调用实现与操作系统的通信，并取得操作系统的 服务。
操作系统提供的服务和用户接口
二、操作系统提供的用户接口 (2)
(程序接口) 系统调用 操作命令或JCL (操作接口)
操作系统 裸机
用户和操作系统间的两种接口
➢ 系统调用：内核提供一系列具有预定功能的内核函数，通过一 组接口（系统调用）提供给用户。
➢ 系统调用把应用程序的请求传送至内核，调用相应的内核 函数完成所需要的处理，把处理结果返回给应用程序。
(4) 内存管理：内存的申请和释放。
(5)进程通信：通信连接的建立、连接和断开、信息的发送和接 受；传递状态信息；连接和断开远程设备。
(6)信息维护：日期、时间及系统数据的获取和设置；获取和设 置信息；生成诊断和统计数据。
三、程序接口与系统调用 (4)
实例： Windows支持API（应用编程接口）的三个组件： • Kernel包含了多数操作系统函数，如内存管理、进程管理； • User集中了窗口管理函数，如窗口创建、撤销、移动、对话等
访管指令（陷阱指令或异常中断指令）----由于系统调用 而引起处理器中断的机器指令称为访管指令（陷入指令或 异常中断指令）。
(2)系统调用的实现要点：
一. 是编写系统调用处理程序；
二. 是设计一张系统调用入口地址表，每个入口地址都指向一 个系统调用的处理程序，有的系统还包含系统调用自带参 数的个数；
二是通过CPU的通用寄存器传递参数，或在内存的一个块或表 中存放参数，其首地址送入寄存器，实现参数传递。
三是在内存中开辟专用堆栈区域传递参数。
4.系统调用与过程(函数) 调用的区别
(1) 调用形式和实现方，但系统调用不包含处 理程序入口，仅仅提供功能号，按功能号调用。
四、操作接口与系统程序(1)
1.作业控制方式
用户如何来向操作系统提交作业和说明运行意图？操作 系统提供了联机作业控制方式和脱机作业控制方式两个作业级 的接口，这两个接口的使用手段为：操作控制命令和作业控制 语言（命令）。
什么是计算机操作系统它的主要功能是什么
什么是计算机操作系统它的主要功能是什么计算机操作系统是一种软件，它负责管理和协调计算机硬件和软件资源，为用户提供方便、高效的计算环境。
计算机操作系统的主要功能包括文件管理、内存管理、进程管理、设备管理和用户接口等。
一、文件管理计算机操作系统通过文件管理功能来管理计算机中的各种文件。
文件管理的主要任务包括创建、删除、修改、查找和存储文件等。
操作系统通过文件系统来组织和存储文件，使得用户可以方便地访问和管理文件。
文件管理还包括文件权限控制、文件保护和文件共享等功能，确保文件的安全性和可靠性。
二、内存管理内存管理是操作系统的核心功能之一，它负责管理计算机的内存资源。
操作系统通过内存管理功能来分配和回收内存空间，为不同的程序和进程提供运行所需的内存空间。
内存管理还包括内存保护、内存共享和虚拟内存等功能，提高内存的利用效率和系统的性能。
三、进程管理进程管理是操作系统的重要功能之一，它负责管理和控制计算机中的进程。
操作系统通过进程管理功能来创建、调度、终止和同步进程，确保计算机系统中各个进程的正常运行。
进程管理还包括进程通信、进程调度和进程资源分配等功能，提高系统的并发性和响应性。
四、设备管理设备管理是操作系统的功能之一，它负责管理和控制计算机中的各种硬件设备。
操作系统通过设备管理功能来分配和控制设备资源，为进程和用户提供访问设备的接口和服务。
设备管理还包括设备驱动程序的开发和设备的故障处理等功能，提高设备的利用效率和系统的可靠性。
五、用户接口用户接口是操作系统的界面，它负责用户和操作系统之间的交互。
操作系统通过用户接口来接收和处理用户的请求，向用户提供操作系统的功能和服务。
用户接口可以有命令行界面、图形用户界面和Web 界面等形式，使得用户可以方便地操作和管理计算机系统。
综上所述，计算机操作系统是一种管理和协调计算机资源的软件，它的主要功能包括文件管理、内存管理、进程管理、设备管理和用户接口等。
操作系统的功能的实现，不仅为用户提供了方便和高效的计算环境，而且保证了计算机系统的安全性、可靠性和性能。
操作系统与用户的接口
2.3批处理方式下的作业管理
在分时系统中，一般没有作业的概念，因而也无作业管理， 但在批处理系统中，作业管理是很必要、很重要的一个功能。
2.3.1作业的构成 作业由3部分组成，即程序、数据和作业说明书。程序和数据
完成用户要求的业务处理工作，作业说明书则体现用户所对 其作业的控制意图。 作业说明书主要包括3方面内容，即作业的基本情况、作业的 控制描述、作业的资源要求描述。其主要内容如图2-5所示。
据处理和计算，并输出结果信息的机器系统。它是一个相当 复杂的系统，即使是目前非常普及的个人计算机也是如此。 计算机系统拥有丰富的硬件、软件资源，操作系统要对这些 资源进行管理。一个计算机系统由硬件（子）系统和软件 （子）系统组成。其中，硬件系统是借助电、磁、光、机械 等原理构成的各种物理部件的有机结合，它构成了系统本身 和用户作业赖以活动的物质基础和工作环境；计算机硬件通 常是由中央处理机（运算器和控制器）、存储器、输入设备 和输出设备等部件组成。软件系统是各种程序和文件，用于 指挥整个系统按照指定的要求进行工作。
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1.1操作系统的概念
一台没有任何软件支持的计算机称为裸机( bare machine)， 它只是构成了计算机系统的物质基础，而实际呈现在用户面 前的计算机系统是经过若干层软件改造的计算机。计算机的 硬件和软件以及应用之间是一种层次结构关系。裸机在最里 层，覆盖在裸机上的第一层软件是操作系统，经过操作系统 提供的资源管理功能和方便用户的各种服务功能把裸机改造 成为功能更强、使用更为方便的机器，通常称之为虚拟机 ( virtual machine)或扩展机(extended machine)，而各种应用 程序运行在操作系统之上，它们以操作系统作为支撑环境， 同时又向用户提供完成其作业所需的各种服务。
操作系统的原理和功能解析
操作系统的原理和功能解析操作系统是计算机系统中非常重要的一部分，它负责管理和控制计算机硬件资源，并提供各种功能和服务，使得计算机能够高效地运行。
本文将对操作系统的原理和功能进行解析，帮助读者更好地理解和应用操作系统。
一、操作系统的原理1. 中断机制：操作系统通过中断机制来处理外部设备和应用程序的请求，例如键盘输入、鼠标点击等。
当发生中断事件时，操作系统会立即响应，并进行相应的处理和调度。
2. 进程管理：操作系统通过进程管理来实现程序的并发执行。
它将程序划分为多个进程，并分配CPU时间片给不同的进程，以实现多任务处理。
3. 内存管理：操作系统负责管理计算机的内存资源，包括内存分配、内存回收和内存保护等。
它通过虚拟内存机制来扩充实际物理内存的容量，提高内存利用率。
4. 文件系统：操作系统提供文件系统来管理计算机中的文件和文件夹。
它定义了文件的组织结构、访问权限以及文件的存储和检索等操作。
5. 设备管理：操作系统负责管理计算机的各种设备，如硬盘、打印机、网络接口等。
它通过设备驱动程序来控制设备的运行和数据传输。
二、操作系统的功能1. 用户接口：操作系统提供用户接口，方便用户与计算机进行交互。
常见的用户接口有命令行界面和图形界面，用户可以通过输入命令或者点击图标来操作计算机。
2. 进程调度：操作系统负责调度和管理计算机中的进程。
它根据进程的优先级、进程状态和CPU繁忙程度等因素，决定哪些进程能够获得CPU的执行时间。
3. 内存管理：操作系统管理计算机的内存资源，包括内存分配、内存回收和内存保护等。
它通过页面置换算法和内存分页机制来优化内存的使用效率。
4. 文件管理：操作系统提供文件管理功能，方便用户创建、编辑、复制和删除文件。
它通过目录结构来组织文件，并提供文件权限和文件访问控制等功能。
5. 设备管理：操作系统管理计算机的各种设备，包括硬盘、打印机、鼠标等。
它通过设备驱动程序来控制设备的运行和数据的传输，保证设备的正常工作。
操作系统操作规范
操作系统操作规范第一点：操作系统的简介与功能操作系统（Operating System，简称OS）是计算机系统中最基本的系统软件，它是计算机硬件和用户之间的接口，负责管理计算机的硬件资源和提供各种服务功能。
操作系统的主要功能包括进程管理、存储管理、文件管理、网络管理和用户接口等。
进程管理是操作系统的基础功能，主要包括进程的创建、调度、同步和通信等。
操作系统通过进程管理，有效地将CPU时间分配给各个进程，使计算机系统能够同时运行多个程序。
存储管理负责内存资源的分配与回收，保证程序的正确执行。
文件管理负责对文件进行组织、存储和检索，提供方便的用户接口。
网络管理负责计算机与其他计算机之间的通信与资源共享。
用户接口则是操作系统提供给用户的交互平台，使用户能够方便地使用计算机。
操作系统的设计和实现对计算机系统的性能和稳定性具有重要影响。
一个优秀的操作系统应具备良好的并发性、实时性、可靠性和可扩展性等特点。
常见的操作系统有Windows、Linux、macOS等，它们在不同的领域和应用场景中发挥着重要的作用。
第二点：操作系统的安装与配置操作系统的安装与配置是使用计算机系统的第一步，也是确保系统稳定性和安全性的关键环节。
以下是操作系统的安装与配置过程中需要注意的一些事项：1.硬件兼容性：在安装操作系统之前，首先要确保计算机的硬件配置与操作系统的要求相匹配。
不同的操作系统对硬件的要求不同，例如，Linux系统的硬件要求相对较低，而Windows系统对硬件的要求较高。
2.安装介质：操作系统的安装通常需要使用安装盘、U盘或网络安装等方式。
在选择安装介质时，要确保介质的可靠性和稳定性。
例如，使用正版的光盘或U盘进行安装，避免在使用过程中出现故障。
3.安装步骤：操作系统的安装过程一般包括启动安装程序、选择安装类型、分区与格式化硬盘、安装操作系统和配置系统设置等步骤。
在安装过程中，要根据提示进行操作，确保每一步的正确性。
操作系统与硬件的关系
操作系统与硬件的关系概述：操作系统与硬件之间存在着密不可分的关系。
操作系统是计算机系统中的核心组件，为硬件提供了抽象层和管理机制，使得硬件能够高效地运行，并为用户和应用程序提供良好的使用体验。
一、操作系统的定义及作用操作系统是计算机系统中运行在计算机硬件上的软件，它负责管理和控制计算机系统的各种硬件资源，并向用户和应用程序提供服务。
操作系统承担着以下几个重要的作用：1. 资源管理：操作系统管理和分配计算机系统中的硬件资源，如处理器、内存、硬盘、输入输出设备等，以提高资源的利用效率。
2. 控制：操作系统对计算机系统的各种硬件进行控制和协调，确保系统各部分的正常运行。
3. 用户接口：操作系统提供了用户与计算机系统之间的接口，使得用户能够方便地与计算机进行交互。
4. 文件管理：操作系统负责管理和控制计算机系统中的各种文件，包括文件存储、文件传输和文件共享等功能。
5. 进程管理：操作系统管理和控制计算机系统中的各个进程，确保它们能够有效地执行，并按照一定的调度算法进行资源分配和任务调度。
二、操作系统与硬件之间的交互操作系统与硬件之间的交互是通过系统调用和中断机制来实现的。
1. 系统调用：系统调用是用户程序与操作系统之间进行交互的接口。
用户程序通过系统调用向操作系统提出请求，操作系统根据请求来完成相应的操作。
系统调用包括了许多操作，如文件读写、进程创建和销毁、资源分配等。
2. 中断机制：中断是一种硬件发出的请求，用来打断当前正在执行的程序，并跳转到相应的中断处理程序进行处理。
操作系统通过中断机制可以对硬件进行实时的监控和控制，以应对硬件故障、外部设备请求等情况。
三、操作系统对硬件的管理和控制操作系统对计算机系统中的各种硬件资源进行管理和控制，以提高系统的性能和稳定性。
1. 处理器管理：操作系统负责对计算机系统中的处理器进行管理和调度，保证进程能够有效地协同工作，同时提高处理器的利用率。
2. 内存管理：操作系统管理计算机系统中的内存资源，包括内存分配、内存回收和内存保护等功能，以满足应用程序对内存的需求。
操作系统教程(第4版),孙钟秀主编,高等教育出版社 第1章 概论p
42
管理程序
还有未处理 作业
F
结束
S
读Job卡登记 新作业 取下一个作业 步控制卡 End 作业卡
S
回收资源撤 离作业
执行作业步
作业步 正常结束
F 分析原因 作 相应处理
管理程序阶段(4) 程序算题过程
S F
作业继续执行
转向某作业步
Hale Waihona Puke 431.2.3 多道程序设计与操作系统形成
1. 多道程序设计的概念
35
操作系统中的异步性(2)
异步性给系统带来潜在危险,有可能导致与时间 有关的错误。 操作系统的一个重要任务是必须确保捕捉任何一 种随机事件，正确处理可能发生的随机事件，正 确处理任何一种产生的事件序列，否则将会导致 严重后果。
36
1.2 操作系统的发展和形成
1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 人工操作阶段 管理程序阶段 多道程序设计与操作系统的形成 操作系统的分类
第1章 操作系统概论
主要内容 1.1 操作系统概观 1.2 操作系统的形成和发展 1.3 操作系统提供的服务和用户接口 1.4 操作系统结构和运行模型 1.5 流行操作系统简介
1
1.1 操作系统概观
1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 操作系统的定义和目标 操作系统的资源管理技术 操作系统的作用与功能 操作系统的主要特性
4
计算机系统的层次结构(1)
用户1 用户2 用户3 用户4 … 用户n
财务系统 航空订票
上网浏览 (应用软件) 数据库
电子商务 … 科学计算 … 实用程序
编译程序 汇编程序
(支撑软件) 操作系统 (系统软件) 计算机硬件 操作系统 (系统软件)
用户与操作系统的接口
用户与操作系统的接口在现代计算机技术中，操作系统扮演着至关重要的角色。
它是连接用户和计算机硬件的桥梁，提供了用户与计算机交互的界面。
对于用户来说，操作系统就是他们与计算机硬件沟通的接口。
首先，让我们考虑用户界面的设计。
这是用户与操作系统直接交互的界面，因此，它的设计必须直观，易于理解和使用。
现代的操作系统通常都配备了图形用户界面(GUI)，它通过图形和图标提供了一种直观的、可视化的方式让用户进行操作。
此外，为了满足不同用户的需求，一些操作系统还提供了定制化的选项，让用户可以根据自己的喜好和习惯来调整界面的布局和功能。
其次，操作系统的功能也变得越来越丰富和多元化。
除了基本的文件管理和进程控制，现代的操作系统还提供了诸如网络浏览、电子邮件、多媒体播放、游戏等多种功能。
这些功能不仅丰富了用户的使用体验，也使得计算机变得更加普及和实用。
此外，安全性也是操作系统的一个重要考虑因素。
由于操作系统管理着计算机的各个部分，包括内存、硬盘、CPU等，因此它必须能够防止未经授权的访问和攻击。
为此，操作系统通常会配备一系列的安全机制，比如用户验证、访问控制、防火墙等，以确保只有授权的用户可以访问计算机资源。
总的来说，操作系统作为用户与计算机硬件之间的接口，它的设计和功能对用户体验和使用效率有着至关重要的影响。
随着技术的不断发展，我们期待看到更多创新和实用的操作系统出现，为用户带来更加便捷、高效和安全的计算机体验。
操作系统图形用户界面的研究与实现操作系统图形用户界面（GUI）的研究和实现是计算机科学中的重要领域，对于现代操作系统的设计和应用至关重要。
在本文中，我们将探讨图形用户界面的重要性，它的工作原理和实现方法，以及一些具有代表性的操作系统中的GUI的实例。
一、图形用户界面概述图形用户界面是一种计算机界面，使用图像、图标和菜单等元素，允许用户通过点击、拖拽、选择等操作与计算机进行交互。
它大大简化了用户与计算机的交互，提供了直观和高效的使用体验。
第1章_操作系统概述习题及答案
第一章操作系统概述习题及答案一、填空题1．用户与操作系统的接口有，两种。
【答案】命令接口，系统调用【解析】按用户界面的观点，操作系统是用户与计算机之间的接口。
用户通过操作系统提供的服务来有效地使用计算机。
一般操作系统提供了两类接口为用户服务，一种是程序一级的接口，即通过一组广义指令（或称系统调用）供用户程序和其他系统程序调用；另一种是作业一级的接口，提供一组控制命令供用户去组织和控制自己的作业。
2．用户程序调用操作系统有关功能的途径是。
【答案】利用系统调用命令【解析】系统调用命令是操作系统专门给编程人员提供的调用操作系统有关功能的途径，一般在汇编语言和C语言中都提供了使用系统调用命令的方法。
编程人员可以在这些语言中利用系统调用命令动态请求和释放系统资源。
3．UNIX系统是①操作系统，DOS系统是②操作系统。
【答案】①分时（或多用户、多任务），②单用户（或单用户、单任务）【解析】UNIX系统是一个可供多个用户同时操作的会话式的分时操作系统，DOS系统是为个人计算机设计的一个单用户操作系统。
4．现代计算机中，CPU工作方式有目态和管态两种。
目态是指运行①程序，管态是指运行②程序。
执行编译程序时，CPU处于③。
【答案】①用户，②操作系统，③目态【解析】CPU工作方式分为目态和管态，主要是为了把用户程序和操作系统程序区分开，以利于程序的共享和保护。
5．从资源分配的角度讲，计算机系统中的资源分为、、和。
操作系统相应的组成部分是、、和。
【答案】处理机、存储器、输入／输出设备和文件资源；处理机管理、存储器管理、设备管理和文件系统【解析】计算机系统中的资源分为硬件资源和软件资源。
硬件资源有处理机、内／外存储器及输入／输出设备。
而软件资源指的是程序、数据和相应的文档。
从资源管理的观点，操作系统是计算机资源系统的管理系统，它提供了处理机管理、存储器管理、输入／输出设备管理和信息文件管理的功能。
对每种资源的管理都可从提供资源情况的记录、资源分配策略、资源分配和回收等几个方面来加以讨论。
操作系统提供的服务和用户接口
操作系统提供的服务和用户接口操作系统是一种系统软件，它为计算机硬件和应用软件之间提供了一个桥梁。
操作系统通过提供一系列的服务和用户接口，使得计算机能够有效地运行，用户可以方便地操作计算机。
操作系统提供的服务大致可以分为五类：进程管理、内存管理、文件管理、设备管理和用户界面。
下面将逐一介绍这些服务及其对应的用户接口。
首先是进程管理。
进程是指正在运行的程序，操作系统通过进程管理服务来控制和分配计算机的资源。
操作系统提供了创建、撤销、调度和通信等功能。
用户可以通过创建进程的系统调用来启动新的程序，通过撤销进程的系统调用来终止正在运行的程序。
调度算法决定了运行哪个进程以及进程运行的顺序。
用户可以通过查询和修改进程的优先级来调整进程的调度顺序。
接下来是内存管理。
内存是计算机中存放数据的地方，操作系统通过内存管理服务来管理计算机的内存资源。
操作系统提供了内存分配和回收的功能，使得进程可以在内存中运行。
用户可以通过申请内存的系统调用来申请一定大小的内存空间，通过释放内存的系统调用来归还不再使用的内存空间。
操作系统还提供了虚拟内存的功能，使得进程可以访问超过其物理内存大小的数据。
然后是文件管理。
文件是计算机中存储数据的基本单位，操作系统通过文件管理服务来管理计算机的文件资源。
操作系统提供了创建、删除、读取和写入文件的功能，使得进程可以对文件进行操作。
用户可以通过创建文件的系统调用来创建新的文件，通过删除文件的系统调用来删除不再需要的文件。
用户可以通过读取文件的系统调用来读取文件中的数据，通过写入文件的系统调用来向文件中写入数据。
操作系统还提供了对文件的共享和保护机制，使得多个进程可以共同访问同一个文件。
接着是设备管理。
设备是计算机中的外部硬件，如打印机、键盘、鼠标等，操作系统通过设备管理服务来管理计算机的设备资源。
操作系统提供了设备分配和释放的功能，使得进程可以使用设备进行输入和输出操作。
用户可以通过申请设备的系统调用来申请使用某个设备，通过释放设备的系统调用来释放不再使用的设备。
操作系统提供的服务和用户接口
操作系统提供的服务和用户接口操作系统服务操作系统是计算机系统的核心软件之一，它为计算机提供了各种服务和用户接口。
这些服务和接口使得计算机能够高效地运行和管理各种应用程序和资源。
以下是操作系统提供的一些重要服务：进程管理操作系统通过进程管理服务来管理系统中的进程。
进程是计算机中正在运行的程序的执行实例。
操作系统负责分配和管理资源，如内存、CPU时间和文件I/O 等，为各个进程提供公平的运行环境，并有效地隔离它们，以确保系统的稳定性和安全性。
内存管理内存管理是操作系统的核心功能之一。
操作系统负责分配、回收和管理系统中的内存。
通过虚拟内存技术，操作系统可以为每个进程提供一个独立的地址空间，使得进程可以在逻辑上认为自己独占整个系统的内存。
文件系统文件系统是用户与操作系统交互的一个重要接口。
操作系统提供了文件系统服务来管理存储设备上的文件和目录。
通过文件系统，用户可以创建、读取、写入和删除文件，以便在长期存储设备中保存和管理数据。
设备驱动程序操作系统通过设备驱动程序来管理和控制计算机中的外部设备，如打印机、鼠标、键盘等。
设备驱动程序提供了一个接口，使得应用程序可以通过操作系统来访问和操作这些外部设备。
网络通信现代操作系统通常提供了网络通信服务，使得计算机可以通过网络与其他计算机进行通信。
操作系统提供了一些API和协议，如套接字和TCP/IP，以便应用程序可以进行网络通信，实现远程访问、文件共享和数据传输等功能。
用户接口操作系统还为用户提供了不同的接口，使得用户可以与计算机进行交互。
以下是一些常见的用户接口：命令行界面命令行界面是传统的用户接口形式之一。
用户可以通过命令行界面向操作系统发送命令以控制计算机的行为。
命令行界面一般提供了一些基本的命令和参数，如目录操作、文件操作和进程管理等。
图形用户界面图形用户界面（GUI）是目前最常用的用户接口形式之一。
通过图形用户界面，用户可以通过鼠标点击、拖拽和键盘操作等方式与操作系统进行交互。
操作系统结构操作系统与用户接口
操作系统结构操作系统与用户接口在我们日常使用计算机或其他智能设备的过程中，操作系统扮演着至关重要的角色。
它就像是一个默默工作的大管家，管理着硬件资源、协调着软件的运行，为用户提供了一个便捷、高效的工作和娱乐环境。
而要深入理解操作系统，就不得不提到操作系统的结构以及它与用户之间的接口。
操作系统的结构可以说是其内部的“骨架”，决定了系统的性能、可扩展性和可靠性。
常见的操作系统结构有单体式结构、层次式结构、微内核结构等。
单体式结构是比较早期和简单的一种结构。
在这种结构中，操作系统的各个功能模块被整合在一起，如同一个巨大的“代码球”。
这种结构的优点是效率较高，因为模块之间的通信直接而迅速。
然而，其缺点也很明显，一旦某个部分出现问题，可能会影响到整个系统的稳定性，而且修改和维护起来非常困难，就像在一团乱麻中找出一根特定的线头一样。
层次式结构则像是一个有条不紊的分层建筑。
它将操作系统的功能按照层次进行划分，每一层都只依赖于下一层提供的服务。
这样的结构使得系统更加清晰和易于理解，而且修改某一层的功能时，对其他层的影响较小。
但这种结构也存在一些不足，比如层次之间的通信开销可能会增加，从而影响系统的性能。
微内核结构则是近年来比较流行的一种结构。
它将操作系统的核心功能精简为一个很小的内核，只负责最基本的任务，如进程管理、内存管理等。
而其他的功能则作为服务进程运行在用户空间。
这种结构的优点是内核小巧灵活，稳定性高，而且便于扩展新的功能。
但相对来说，由于服务进程之间的通信需要通过内核进行，可能会导致一定的性能损失。
了解了操作系统的结构，接下来我们看看操作系统与用户的接口。
用户接口就像是操作系统与用户之间的“桥梁”，让用户能够方便地与计算机进行交互。
用户接口主要分为命令行接口和图形用户接口两种。
命令行接口，也就是我们常说的“命令提示符”或者“终端”，它要求用户通过输入特定的命令来完成各种操作。
对于熟悉计算机操作的专业人员来说，命令行接口具有高效、灵活的特点。
操作系统用户接口
1、字符显示用户界面
UNIX和Linux的Shell
一种交互型命令解释程序
命令级程序设计语言解释系统
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2.图形化用户界面
图形化用户接口GUI（Graphics User Interface） 使用窗口、图标、菜单和鼠标等技术，将系统的功能、各 种应用程序和文件用图形符号直观、逼真地表示出来，用 户可通过选择窗口、菜单、对话框和滚动条完成对它们的 作业的各种控制和操作 Microsoft公司的Windows系列就是这种图形化用户界面 的代表。 图形化的用户界面的特点： a) 所有程序以统一的窗口形式出现 b) 提供统一的菜单格式 c) 系统资源、系统命令、操作功能以图标表示 d) 统一的操作方法
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1.Why-为什么需系统调用
例如程序语句中有如下命令： open 打开文件 read/write 读/写文件 creat 创建文件 exit 进程终止（程序序结束） close 关闭文件 这些命令都会产生访管中断，来实现调用系统的相应功能。
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2. What-系统调用是什么 概念
10
三.联机用户接口
1
字符显示用户界面
2
图形化用户界面
3
新一代用户界面
4
命令解释程序
11
1、字符显示用户界面
主要通过命令语言来实现，又可分成两种方 式：
1.1命令行方式
1.2批命令方式
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1、字符显示用户界面 1.1命来完成预定的工 作任务 每个命令以命令行的形式输入并提交给系统 一个命令行由命令动词和一组参数构成，其一般 形式如下： Command arg1 arg2 . . . Argn Command-----命令名，又称命令动词 arg1 arg2 . . . argn-----命令参数
操作系统的作用是什么
操作系统的作用是什么操作系统是一种系统软件，是计算机系统中最为核心的部分。
它是连接硬件和应用软件之间的桥梁，负责管理和控制计算机资源，提供各种服务和功能，为用户和应用程序提供一个友好且高效的工作环境。
操作系统的作用十分重要，下面将详细介绍操作系统的几个主要作用。
1. 管理计算机硬件资源操作系统负责管理计算机的硬件资源，包括：中央处理器（CPU）、内存（RAM）、硬盘、输入输出设备等。
操作系统根据不同的任务需求，合理分配和调度这些硬件资源，使得计算机能够高效地运行。
通过操作系统的管理，各个硬件组件能够协同工作，为用户提供稳定可靠的服务。
2. 提供用户接口操作系统提供了用户与计算机系统之间的接口，使得用户可以方便地与计算机进行交互。
操作系统通过图形界面、命令行界面等方式，使得用户能够方便地输入指令、运行程序、管理文件等。
操作系统的用户接口设计直接影响到用户使用计算机的体验和效率。
3. 实现文件管理操作系统负责管理计算机中的文件系统。
它可以帮助用户创建、删除、复制、移动和重命名文件，同时还能够管理文件的读写权限和安全性。
操作系统通过文件系统将文件组织起来，使用户能够方便地存储和访问文件。
无论是个人用户还是企业用户，文件管理都是操作系统必不可少的功能。
4. 进程管理操作系统能够同时运行多个程序，每个程序在计算机中以一个进程的形式存在。
操作系统负责对进程进行管理和调度，分配和回收资源，确保系统的稳定运行。
操作系统通过进程管理实现进程的创建、结束、等待和同步，以及进程之间的通信和协作。
5. 内存管理计算机的内存资源是有限的，操作系统负责对内存进行管理，实现内存的分配和回收。
操作系统通过内存管理，将进程所需的数据和指令加载到内存中，保证程序的顺利执行。
同时，当内存不够用时，操作系统会进行内存换页和置换算法，将部分内存中的数据暂时存储到硬盘中，以释放出一些内存空间。
6. 设备驱动程序计算机系统中有各种外部设备，如打印机、鼠标、键盘等。
操作系统接口的名词解释
操作系统接口的名词解释当谈到计算机系统中最关键的组件之一时，操作系统接口是不可避免的话题。
操作系统接口是计算机硬件和软件之间的桥梁，为用户和应用程序提供了与操作系统交互的方法和规则。
本文将对操作系统接口的相关名词进行解释，深入探索其作用和功能。
1. 操作系统（Operating System）操作系统是计算机系统中的核心软件，负责管理和协调计算机的硬件和软件资源。
它提供了统一的资源分配和控制机制，使得计算机系统能够高效地运行。
操作系统通过提供硬件抽象、文件系统管理、进程管理、内存管理和网络管理等功能，为用户和应用程序提供了一个友好的环境。
2. 用户界面（User Interface）用户界面是用户与操作系统之间进行交互的方式。
分为命令行界面（CLI）和图形用户界面（GUI）。
命令行界面是一种通过命令行输入指令来操作系统的方式，用户需要熟悉一定的命令语法。
而图形用户界面则通过图形化的窗口、图标和菜单等元素，提供了更直观、易用的操作方式。
3. API（Application Programming Interface）API是一种定义了软件组件之间交互方式的接口，操作系统也提供了API接口供应用程序使用。
API提供了一系列的函数或方法，应用程序可以通过调用这些接口来访问操作系统的功能和服务。
操作系统的API通常包括文件操作、进程管理、网络通信和设备控制等方面的函数。
4. 系统调用（System Call）系统调用是应用程序与操作系统之间交互的一种方式，应用程序通过系统调用来请求操作系统的服务。
系统调用是一种特殊的API接口，它提供了访问底层计算机硬件和操作系统功能的方法。
常见的系统调用包括读写文件、创建新进程、请求内存分配和网络通信等操作。
5. 文件系统（File System）文件系统是操作系统用于管理存储介质上数据的一种方法。
它提供了对文件的读写、创建、删除和重命名等操作。
文件系统还负责对数据进行组织和存储，使得应用程序能够方便地访问和操作文件。
操作系统作业管理和用户接口
操作系统作业管理和用户接口1. 引言操作系统是计算机系统中一种基本的软件系统，负责管理和协调计算机硬件和软件资源，为用户提供一个良好的用户接口。
作业管理和用户接口是操作系统的两个重要功能模块，本文将对这两个方面进行介绍和分析。
2. 作业管理作业管理是操作系统的重要功能之一，负责对计算机系统中的作业进行有效的管理和调度。
作业是用户提交给计算机系统执行的任务，包括程序、数据和作业控制信息等。
作业管理主要包括作业调度、作业状态管理和作业进程的管理。
2.1 作业调度作业调度是指决定哪个作业首先进入系统的过程。
常见的作业调度算法包括先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）和时间片轮转等。
根据不同的调度算法，可以达到不同的调度目标，如最小化平均等待时间或最小化作业响应时间。
2.2 作业状态管理作业状态管理是指对作业状态的管理和控制。
常见的作业状态包括就绪状态、执行状态和完成状态。
操作系统通过作业控制块（JCB）来记录和管理作业的状态信息，包括作业标识、作业优先级、进程指针等。
2.3 作业进程管理作业进程管理是指对作业进程的管理和控制。
操作系统通过创建进程来执行作业，进程是程序在执行过程中的实体。
作业进程管理涉及到进程的创建、调度、同步和通信等操作。
3. 用户接口用户接口是操作系统与用户之间进行交互的接口，负责接收用户的命令和请求，并将相应的结果返回给用户。
用户接口通常包括命令行界面（CLI）和图形用户界面（GUI）两种形式。
3.1 命令行界面命令行界面是操作系统最早的用户接口形式，用户可以通过键盘输入命令来与操作系统进行交互。
命令行界面通常提供了一系列的命令和参数，用户可以根据需求来输入相应的命令，操作系统会执行相应的功能。
3.2 图形用户界面图形用户界面是一种使用图形化方式和图标进行操作的用户接口。
用户可以通过鼠标点击、拖拽等方式来与操作系统进行交互。
图形用户界面对于用户来说更加直观和易于使用，提供了丰富的图形和动画效果。
操作系统的功能有哪些类型
操作系统的功能有哪些类型操作系统是一种重要的软件系统，它管理和操作计算机硬件资源，为用户提供一个友好、高效、安全的工作环境。
操作系统的功能可以分为多个类型，每种类型都在不同层面上提供不同的服务和支持。
本文将介绍操作系统的四个主要功能类型，包括进程管理、内存管理、文件系统和用户接口。
进程管理进程管理是操作系统的核心功能之一。
它负责创建、调度和终止进程，使得多个进程能够共享和协调使用计算机的处理器资源。
进程是指正在执行的程序的实例，每个进程都有自己的内存空间、执行状态和优先级。
进程管理的主要任务包括以下几个方面：•进程创建：操作系统能够创建新的进程，并为其分配必要的资源。
•进程调度：操作系统根据不同的调度算法，决定哪个进程获得处理器的使用权，以实现公平、高效的进程调度。
•进程同步：操作系统提供机制来协调多个进程之间的操作，避免出现竞争条件和死锁。
•进程通信：操作系统提供进程间通信的手段，使得进程之间能够相互交换信息和协作完成任务。
内存管理内存管理是操作系统的另一个重要功能。
它负责管理计算机内存资源，为进程提供合适的内存空间以及内存访问权限。
内存是计算机中用于存储程序和数据的关键组件，良好的内存管理能够提高系统的性能和可靠性。
内存管理的主要任务包括以下几个方面：•内存分配：操作系统根据进程的需求，动态地分配内存空间，并记录正在使用和空闲的内存块。
•内存回收：操作系统在进程终止后，及时回收被其占用的内存空间，以便为其他进程释放资源。
•内存保护：操作系统通过内存保护机制，确保不同进程之间不能越界访问彼此的内存，保护系统的安全性和稳定性。
•虚拟内存：操作系统通过虚拟内存技术，将硬盘中的部分空间用作临时存储，提供更大的内存空间给进程使用。
文件系统文件系统是操作系统提供的一种组织和管理文件的方式。
它负责存储、管理和检索计算机中的各种文件和目录，在用户和应用程序之间提供方便的文件访问接口。
文件系统的主要功能包括以下几个方面：•文件管理：操作系统能够创建、复制、移动和删除文件，为文件分配独立的文件名和索引号，并提供文件的安全权限控制。
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三、程序接口与系统调用 (7)
(3) 系统调用的处理过程
系统调用陷入机构 系统调用处理子程序
保护CPU现场
入口地址表 A0 A1 …
A0
A1
SUB0
SUB1 …
用户程序
陷入指令
取系统功能号 找入口地址表 相应入口地址
System Call Ai
Ai … An 结束处理恢 复现场
Ai
SUBi
…
An
SUBn
三、程序接口与系统调用 (5)
Windows和UNIX/Linux的部分系统调用： UNIX/Linux fork waitpid open/close read/write lseek mkdir/rmdir stat Win32 CreatProcess WaitForSingleObject CreatFile/CloseHandle ReadFile/WriteFile SetFilePointer Creat/Remove Directory GetFileAttributesEx 说明 创建进程 等待进程终止 创建或打开/关闭文件 读/写文件 移动文件指针 建立/删除目录 获得文件属性
(2)被调用代码的位置不同。在过程（函数）调用中，调用程 序和被调用代码在同一程序内，经过连接编译后作为目标 代码的一部分。当过程（函数）升级或修改时，必须重新 编译连接。系统调用的处理代码在调用程序之外（在操作 系统中），系统调用处理代码升级或修改时，与调用程序 无关。 （3）提供方式不同。过程（函数）往往由编译系统提供，不 同编译系统提供的过程（函数）可以不同；系统调用由操 作系统提供，一旦操作系统设计好，系统调用的功能、种 类与数量就固定不变了。
三、程序接口与系统调用 (4)
实例：
Windows支持API（应用编程接口）的三个组件：
• Kernel包含了多数操作系统函数，如内存管理、进程管理； • User集中了窗口管理函数，如窗口创建、撤销、移动、对话等 相关函数； • GDI提供画图函数、打印函数。 Windows将三个组件置于动态链接库DLL中。
3.系统调用的分类
(1)进程管理：进程的创建、装入、执行、撤销、终止，进程属 性的获取和设置。
(2)文件操作：文件的建立、打开、读写、关闭、删除，文件属 性的获取和设置。 (3)设备管理：设备的申请、输入输出、释放、重定向，设备属 性的获取和设置。 (4)内存管理：内存的申请和释放。 (5)进程通信：通信连接的建立、连接和断开、信息的发送和接 受；传递状态信息；连接和断开远程设备。 (6)信息维护：日期、时间及系统数据的获取和设置；获取和设 置信息；生成诊断和统计数据。
内核的主体是系统调用的集合，可以把内核看作特殊的公 共子程序。
系统调用是一种中介，把用户和硬件隔离开，程序只有通过系 统调用才能请求系统服务并且使用系统资源。 系统调用的作用：
内核可以基于权限和规则对资源访问进行裁决，可以保证 系统的安全性； 系统调用对资源进行抽象，提供一致性接口，避免用户在 使用资源时发生错误，并且使编程效率提高。
二是通过CPU的通用寄存器传递参数，或在内存的一个块或表 中存放参数，其首地址送入寄存器，实现参数传递。 三是在内存中开辟专用堆栈区域传递参数。
4.系统调用与过程(函数) 调用的区别
(1)调用形式和实现方式不同。过程（函数）使用一般调用指 令，其转向地址包含在跳转语句中，但系统调用不包含处 理程序入口，仅仅提供功能号，按功能号调用。
使用库函数可以隐藏访管指令的细节，使系统调用 形式上类似函数调用；
对用户隐藏系统调用，可以在操作系统内核改动时， 应用程序不需要改动。 库函数属于用户程序，在CPU用户态工作，系统调 用属于系统程序（操作系统），在核心态运行。 用户可以替换库函数，但是不能替换系统调用。
三、程序接口与系统调用 (3)
•// GO EXEC PGM=FORTLINK •// SYSPRINT DD SYSOUT=A •// FTOTF001 DD UNIT=SYSCP •// GO SYSIN DD* • . • <Data Card> • . •/* •// UNIX/Linux中的Shell也可以认为是一种作业控制语言JCL。
UNIX和Linux的Shell不但是一种交互型命令解释程序， 也是命令级程序设计语言解释系统。 2)图形化用户界面 图形化用户接口GUI（Graphics User Interface）使用窗 口、图标、菜单和鼠标等技术，将系统的功能、各种应用程 序和文件用图形符号直观、逼真地表示出来，用户可通过选 择窗口、菜单、对话框和滚动条完成对它们的作业的各种控 制和操作。 3)新一代用户界面 虚拟现实技术的研究和应用，多感知通道用户接口， 自然化用户接口，智能化用户接口的研究。
二、操作系统提供的用户接口 (2)
(程序接口)
系统调用
操作命令或JCL
(操作接口)
操 作 系 统 裸 机
用户和操作系统间的两种接口
系统调用：内核提供一系列具有预定功能的内核函数，通过 一组接口（系统调用）提供给用户。
系统调用把应用程序的请求传送至内核，调用相应的内核 函数完成所需要的处理，把处理结果返回给应用程序。
(2)脱机用户接口-----作业控制语言(命令)
这种接口是专为批处理作业用户提供的，也称批处理 用户接口。操作系统提供了一个作业控制语言JCL（Job Control Language），它由一组作业控制卡，或作业控制语句， 或作业控制操作命令组成。
其工作方式如下： • 用户使用JCL语句，把运行意图(需要对作业进行的控制和干 予)写在作业说明书上，将作业连同作业说明书一起提交给系 统。 • 批处理作业被调度执行时，系统调用JCL语句处理程序或命 令解释程序对作业说明书进行解释处理，完成对作业的运行 和控制。
二、操作系统提供的用户接口 (1)
操作系统为用户提供两种调用其服务和功能的接口: 1. 程序接口：允许运行程序调用操作系统的服务和功能。 许多操作系统的程序接口由一组系统调用（System Call)） 组成，用户程序使用“系统调用”就可获得操作系统的底 层服务，使用或访问系统的各种软硬件资源。 2. 操作接口：又称作业级接口，操作系统为用户提供的操作 控制计算机工作和提供服务手段的集合，通常有操作控制 命令、图形操作界面(命令)、以及批处理系统提供的作业 控制语言(命令)等实现手段。
பைடு நூலகம்
四、操作接口与系统程序(1)
1.作业控制方式
用户如何来向操作系统提交作业和说明运行意图？操作 系统提供了联机作业控制方式和脱机作业控制方式两个作业级 的接口，这两个接口的使用手段为：操作控制命令和作业控制 语言（命令）。
(1)联机用户接口-----操作控制命令 这是为联机用户提供的调用操作系统功能，请求操作系统为其 服务的手段，它由一组命令及命令解释程序组成，也称为命令 接口。其工作方式为：用户在键盘上键入一条命令后，系统立 即转入命令解释程序，对该命令进行处理和执行。
四、操作接口与系统程序(2)
常用的用户界面有以下几种： 1)字符显示用户界面 主要通过命令语言来实现，又可分成两种方式： ①命令行方式 它以命令为基本单位来完成预定的工作任务。每个命令以命 令行的形式输入并提交给系统。一个命令行由命令动词和一 组参数构成，其一般形式如下： Command arg1 arg2 . . . Argn Command-----命令名，又称命令动词。 arg1 arg2 . . . argn-----命令参数。 Linux常用的五大类命令： 第一类 文件管理类：cd、chmod、chgrp、comm、cp、crypt、 diff、file、find、ln、ls、mkdir、mv、od、pr、pwd、rm、 rmdir。
2.命令解释程序
(1)命令解释程序的主要功能是：接受和执行一条用户从键盘 输入的命令，它通常保存一张命令名字（动词）表，其中记 录着所有操作命令及其处理程序的入口地址或有关信息。当 新的批作业被启动，或新的交互型用户登录时，系统就自动 地执行命令解释程序，它负责读入控制卡或命令行，并作出 相应解释和执行。
1.3 操作系统的基本服务和用户接口
主要内容：
操作系统提供的基本服务
操作系统提供的用户接口
程序接口与系统调用
操作接口与操作命令
一、操作系统提供的基本服务
1. 创建程序和执行程序 2. 数据I/O 和信息存取：文件操作 3. 通信服务：进程通信 4. 差错检测和处理
还具有另外一些功能: 1.资源分配 2.统计 3.保护
四、操作接口与系统程序(3)
第二类 进程管理类：at、kill、mail、nice、nohup、ps、time、 write、mesg。 第三类 文本加工类：cat、crypt、grep、norff、uniq、wc、sort、 spell、tail、troff。 第四类 软件开发类：cc、f77、login、logout、size、yacc、vi、 emacs、dbs、lex、make、lint、ld。 第五类 系统维护类：date、man、passwd、stty、tty、who。 ②批命令方式 思想：规定一种特别的文件称批命令文件，通常该类文件具 有特殊的文件扩展名（如MS-DOS约定为BAT），用户可预先 把一系列命令组织在该类文件中，一次建立，多次执行。操 作系统还支持命令文件使用一套控制子命令，可写出带形式 参数的批命令文件。这样的批命令文件可执行不同的命令序 列，增强命令接口的处理能力。
实例： 一个需要编译、连结编辑的作业，源程序和数据穿在 卡片上，编译、连结编辑的结果需在行式打印机上输出，编 译结果要存盘，连结编辑结果还要从穿孔机输出，此作业用 JCL语句组织如下: •// HAROLD JOB,WILSON,MSGLEVEL=(2,0),PRTY=6,CLASS=b •// COMP EXEC PGM=IEYFORT •// SYSPRINT DD SYSOUT=A •// SYSIN DD* • . • <Source Program Card> • . •/*