操作系统与用户的接口
操作系统的用户接口课件
语音识别与合成
优点
语音识别与合成技术为用户提供了更加自然和便捷的交互方 式，用户可以通过口头指令来执行操作或获取信息。此外， 语音识别与合成技术还可以提高用户的隐私保护和安全性能 。
缺点
语音识别与合成技术的准确率和识别能力还有待提高，对于 不同的口音、语速和环境噪音等因素可能存在一定的限制。 此外，语音交互需要一定的时间来处理和输出结果，可能会 影响用户的交互体验。
操作系统的重要性
操作系统是计算机系统的重要组成部 分，它能够提高计算机系统的效率和 可靠性，为用户提供方便、高效的使 用环境。
用户接口的概念与作用
用户接口定义
用户接口是操作系统与用户之间的交互界面，包括命令行界面和图形用户界面等。
用户接口的作用
用户接口能够提供友好的人机交互方式，使用户能够方便地与操作系统进行交互，实现各种操作系统的功能。
详细描述
操作系统根据不同地区的文化习惯和法律法规进行本地化 设置，如日期格式、时间格式、货币单位、计量单位等， 使用户能够更加便捷地使用系统。
总结词
支持本地化应用程序和游戏。
详细描述
操作系统支持本地化的应用程序和游戏，这些应用程序和 游戏根据不同地区的文化和市场需求进行定制和优化，提 高用户体验。
总结词
能够提高操作系统的安全性，减少潜在的安全风险。
05
CATALOGUE
操作系统的国际化用户接口
多语言支持接口
总结词
提供多种语言的用户界面，满足不同地区用户的需求。
详细描述
操作系统支持多种语言，包括英文、中文、法语、德语 等，用户可以根据自己的语言习惯和偏好选择相应的语 言界面。
总结词
支持不同语言的输入法和字体。
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）。
操作系统的用户接口课件
窗口系统
窗口系统的概念
窗口系统是GUI的重要组成部分，它通过窗口来组织和简 化用户操作。每个窗口都有自己的标题、边框和可以自由 拖动的控制按钮。
窗口系统的功能
窗口系统提供了一系列的窗口操作，如打开、关闭、最小 化、最大化、还原等。用户可以通过鼠标点击或键盘快捷 键来进行这些操作。
常见的窗口系统
Windows、Mac OS和Linux等操作系统都提供了各自的 窗口系统。不同的窗口系统具有不同的特点和风格，但它 们的核心功能基本一致。
缺点
相对于图形用户界面，命令行接口可能不够直观和易于使用。此外，由于命令 行需要用户手动输入命令，因此可能会存在输入错误的风险。
03
图形用户接口
GUI基础
图形用户界面的定义
图形用户界面（GUI）是一种基于图形的方式，使用户能够直观地与计算机进行交互。它 通过图形元素，如窗口、图标、菜单等，使用户可以轻松地操作计算机。
遥控器接口
通过遥控器实现对设备的 控制，如按键输入等操作 。
输入设备的选择
根据应用场景选择合适的 输入设备，提高用户体验 。
多媒体用户接口的优缺点
优点
多媒体用户接口可以提供丰富的交互 方式，使用户更加便捷地获取信息和 使用设备功能。
缺点
多媒体用户接口需要处理大量的数据 和复杂的交互逻辑，对设备性能要求 较高，同时也需要考虑用户的使用习 惯和界面设计等因素。
输出结果。
命令行基本规则
在命令行中，用户需要按照特定 的语法和规则输入命令。这些规 则包括命令的格式、命令的参数
和选项的格式等。
命令行操作与控制
01
命令行操作
在命令行中，用户可以执行各种操作，例如创建文件、删除文件、复制
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。
用户与操作系统的接口
用户与操作系统的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。
它就像是一个大管家，负责管理和协调设备的各种资源，让我们能够顺利地完成各种任务。
而用户与操作系统之间的交互，依靠的就是所谓的“接口”。
那么，什么是用户与操作系统的接口呢？简单来说，它就是用户与操作系统进行沟通和交流的途径。
就好比我们和一个人交流，需要通过语言、表情、动作等方式来传达自己的想法和需求，用户与操作系统的接口就是我们向操作系统传达指令和获取信息的方式。
用户与操作系统的接口主要分为两种类型：命令行接口和图形用户接口，也就是我们常说的 CLI 和 GUI。
先来说说命令行接口。
这是一种比较古老但依然强大的接口方式。
在命令行界面中，用户需要通过输入特定的命令和参数来操作系统。
这就像是在给操作系统下达非常精确的指令，比如“复制这个文件到那个文件夹”“删除这个程序”等等。
对于那些熟悉计算机技术的专业人员来说，命令行接口具有很高的效率和灵活性。
因为他们可以通过组合各种命令和参数，快速完成复杂的操作。
但对于普通用户来说，命令行接口可能就显得有些复杂和难以理解了。
接下来是图形用户接口。
这是我们现在最常见、也是最直观的接口方式。
在图形用户界面中，我们看到的是各种各样的图标、窗口、菜单和按钮。
我们通过点击、拖动、选择等操作来与操作系统进行交互。
比如，我们想要打开一个文件，只需要双击对应的图标；想要关闭一个程序，点击右上角的“X”按钮就可以了。
图形用户接口的优点是直观易懂，不需要用户记住复杂的命令和参数，大大降低了使用计算机的门槛，使得更多的人能够轻松上手。
无论是命令行接口还是图形用户接口，它们都有各自的特点和适用场景。
命令行接口虽然对普通用户不太友好，但在一些特定的情况下，它有着不可替代的优势。
比如在进行系统管理和维护时，命令行接口可以更精确地控制操作系统的各种设置和参数。
而且在处理大量重复的操作时，通过编写脚本，可以实现自动化，大大提高工作效率。
操作系统结构与用户接口
返回总控（这时会进行处理机调度）,恢复现场,用户程序继续运行。
异步调用接口
系统调用接口
用户程序
系统调用库
内核总控
系统调用处理总控
Write处理
磁盘控制器
盘中断处理
用户态
核心态
磁盘驱动程序言解释器解释执行命令。
202X
感谢各位的观看
汇报人姓名
(续上页) 系统调用处理程序根据系统调用号查系统调用入口表,得知该系统调用参数个数及处理程序入口地址,获得参数并转相应write处理程序； write处理程序将数据从用户缓冲区考入内核的系统缓冲区,…，调磁盘驱动程序启动IO函数,驱动程序生成一个磁盘请求包,启动磁盘传输(或排入磁盘请求队列),等待传输完成(保护现场,这时可重新调度进程,CPU切换到另一个进程…)。 (转下页)
01
作业安排：8, 9, 10, 11。
第四讲 操作系统结构与用户接口
授课目的与要求：了解典型操作系统结构及用户使用操作系统的方法。
授课重点与难点：嵌入用户进程执行模式结构，命令解释器及系统调用实现。
02
03
04
2.3 操作系统运行模型 操作系统核心的主要功能模块介绍如下： 系统初始化模块：准备系统运行环境，最后为每个终端创建一个进程，运行命令解释程序。 进程管理模块：处理进程类系统调用（如进程创建/结束等）和进程调度。 存储管理模块：配合进程管理，分配进程空间；处理存储类系统调用（如动态增加进程空间）；在虚存系统缺页异常时调入页面进行处理。 文件管理模块：处理文件类系统调用。 外设管理模块：负责外设驱动和中断处理。
磁盘I/O完成即产生一个磁盘中断（这时正运行程序被中断打断）,启动磁盘中断处理程序；磁盘中断处理程序清中断位,再从磁盘请求队列中取下一请求,启动磁盘传输；然后找到刚完成请求的请求包,标志成完成状态(这时先前进程从阻塞变成就绪,可被调度占用处理机)，恢复相应栈中的现场,转write系统调用的后续处理程序...
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。
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。
用户与操作系统接口
作业控制表(JCB, Job Control Block)
在运行过程中，系统对作业进行管理的必要信息 • 作业名 • 估计执行时间 • 优先数（用于调度） • 作业说明书文件名 • 程序类型（需调用的系统程序） • 资源要求：（静态，或中间可以随作业步变化－－
作业的类型
根据计算机系统的作业处理方式不同， 可 把作业分成两大类：
脱机作业：用户不能与计算机系统交互，也称 为批量型作业。
联机作业：用户可以和计算机系统直接交互， 控制作业的运行，也称为交互型作业或终端型 作业。
作业控制用户接口
脱机用户接口
用于脱机控制方式，系统自动控制作业的执行， 效率较高。
第二章 用户与操作系统的接口
2.1 作业控制级接口 2.2 程序级接口
2.1 作业控制级接口
作业：用户一次请求计算机系统为它完成任务所 进行的工作总和。
作业步：处理作业的各独立的子任务。
一个作业是指在一次应用业务处理过程中，从输 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。 – 用户的观点：在一次业务处理过程中，从输入程序和数 据到输出结果的全过程。作业步：形成中间结果文件。 – 系统的观点（针对作业进行资源分配）：作业由程序及 数据（作业体）和作业说明书（作业控制语言） • 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。
作业输入方式
有通道处理：输入/输出由主机和通道来承 担。
– 假脱机(spooling, Simultaneously Peripheral Operation OnLine)：系统 把作业处理的全过程划分为相对独立的 三个部分--输入流、处理流和输出流。 spooling-in/spooling-out进程：控制输 入/输出；
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。
3.10 用户与操作系统的接口
3.10 用户与操作系统的接口（用户接口、用户界面）1、用户接口定义：用户与操作系统直接接触的部分（注意：人、机接口——操作系统）2、分类：联机命令接口程序接口图形界面接口3.10.1联机命令接口——用户终端使用os联机命令接口的组成：一组联机命令、终端处理程序和命令解释程序终端处理程序——接收命令，并将它显示在屏幕上命令解释程序——对命令进行分析，然后执行相应命令的处理程序联机命令——以命令名开头，还需提供若干个参数及某些可选项3.10.2程序接口——用户编程时调用，是用户程序取得OS服务的惟一途径。
1、程序接口的组成：由各种系统调用或由很多的函数调用组成。
2、系统调用的概念：系统调用指系统为用户程序调用操作系统所提供的子程序系统调用与一般的过程调用的差异：（1）运行在不同的系统状态系统调用时系统转入特权方式（管态或系统态：只允许OS使用的指令）又称访管指令或广义指令；一般过程或函数的调用，仍仅是在用户态下（2）系统调用通过软中断进入（先进入OS核心，经核心分析后才能转向相应的命令处理程序；一般过程或函数的调用直接转向被调过程（3）调用返回不同：在抢占式剥夺方式的系统中，系统调用时被调过程执行完后，要对系统中所有要求运行的进程进行优先权的分析，若调用过程仍处于最高优先权时，调用过程继续执行，否则将引起重新调度。
3、系统调用的类型（1）进程控制（2）进程通信（3）磁盘I/O（4）文件操纵（5）信息维护：设置获得当前时间和日期，取得系统版本号，取磁盘空间使用情况信息等3.10.3图形界面接口—为用户提供极为方便的操作方式1、图形界面的定义：是操作系统命令的可视化操作（把命令转化成图形，执行操作系统命令时通过简单的鼠标点击图符进行），采用了事件驱动实现方法。
2、事件：向操作系统发出一个消息3、消息：描述事件发生的信息4、事件驱动：应用程序的运行需要依靠外部发生的事件来驱动。
例：当用户移动鼠标或敲击键盘时，系统会产生一条特定的消息，标识事件的发生，产生的消息首先进入消息队列，接着系统从消息队列中每次移走一条消息，确定目的窗口，将消息送入创建该窗口的应用程序的消息队列中，应用程序通过其消息队列接收输入，发送给相应的窗口进行相应的处理。
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
35
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。
36
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
12
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
操作系统结构与用户接口
...
...
进程切换（微内核） 进程切换（微内核）
c.操作系统功能以系统进程运行 c.操作系统功能以系统进程运行
5
2.4 系统调用 凡是涉及操作系统核心资源的操作必须由系 统调用实现 一.主要系统调用: : 进程管理: 进程管理: • 创建进程 pid=fork() • 终止进程 exit(status) • 等待子进程结束 pid=waitpid(pid, ) pid=waitpid(pid,…) • 替换进程映像 s=execve(name, ) s=execve(name,…) 文件管理: 文件管理: • 创建文件 fd=creat(name, ) fd=creat(name,…) • 打开文件 fd=open(name, ) fd=open(name,…) • 读文件 n=read(fd,buffer,nbyte)*
2
操作系统三种模型: • 独立运行的内核:用户程序与核心程序在 独立运行的内核: 分离的运行环境中运行, 分离的运行环境中运行,核心程序作为一 个独立的特殊执行体运行，有自己独立的 个独立的特殊执行体运行，有自己独立的 运行栈。内核程序通过中断/ 运行栈。内核程序通过中断/异常机制启 动运行。 动运行。
6
• 写文件 n=write(fd,buffer,nbyte) • 移动文件指针 pos=lseek(fd,offset, ) pos=lseek(fd,offset,…) • 关闭文件 s=close(fd) 存储管理:动态申请/ 存储管理:动态申请/释放存储空间等 其它:设置/获得时间等* 其它:设置/获得时间等*
2.5 命令语言与窗口用户界面 2.5.1 命令语言 (通讯语言/作业控制语言) •它是控制作业流程的用户界面, 由语言 它是控制作业流程的用户界面, 它是控制作业流程的用户界面 解释器解释执行命令 •UNIX启动一个解释器执行的过程: UNIX启动一个解释器执行的过程 UNIX启动一个解释器执行的过程: •系统启动时1号进程为每个终端生成一 系统启动时1号进程为每个终端生成一 系统启动时 tty进程 让其运行登录程序 进程, 个tty进程, 让其运行登录程序 •用户输入ID及口令, 验证完用户后,转 用户输入ID及口令, 用户输入ID及口令 验证完用户后, 去执行shell shell命令解释器 去执行shell命令解释器 •由解释器处理用户输入命令* 由解释器处理用户输入命令* 由解释器处理用户输入命令
操作系统接口
命令解释程序工作流程
系统接通电源或复位，初始化部分获得控制权，对整个系 统完成初始化工作，并在当前磁盘根目录找到自动批处理 程序AUTOEXEC.BAT，则逐条执行，然后显示DOS提示符 暂存部分首先读入键盘缓冲区中的命令，判别其文件名、 扩展名及驱动器名是否正确，若有错则给定出错信息后返 回；无错的情况下才识别该命令。 若暂存部分获得命令处理程序的入口地址，并把控制权交 给该程序去执行；若键入命令为外部指令，则暂存部分应 为之建立命令行，通过系统调用exec装入其命令处理程 序，并得到对应基地址，把控制权交由该程序执行；若键 入命令非法，则出错返回。 命令完成后，控制权重新交给暂存部分给出提示符并等待 和接收用户键入命令
系统调用
中断处理机构 入口地址表 系统 调用
①保护处理机 现场 ②取系统调用 号并寻找命令 处理程序入口 ③返回
A0 A1 … Ai … An
用户程序
命令处理程序
Sub0 Sub1 Subi Subn
图形用户接口
窗口 图标 菜单 对话框
UNIX中的系统调用 中的系统调用
进程控制 创建进程(fork) 结束进程(exit) 等待进程结束(wait) 执行文件(exec) 文件操纵 创建文件(Create) 写文件(Write) 打开文件(Open) 关闭文件(Close) 读文件(Read) 进程通讯 获得消息队列(msgget) 发送消息(msgsend) 接收消息(msgrcv) 信息维护 设置时间(Stime) 获得时间(Time) 获得进程和子进程时间(Times) 设置文件访问和修改时间(Utime) 获得系统名称(Uname)
系统调用的实现
设置系统调用号和参数 每条系统调用命令都对应唯一的系统调用号。此信息可直接放在 系统调用命令中。 系统调用命令的一般性处理 系统产生软中断(DOS)，由硬件完成现场保护，并通过中断向量 (中断服务程序的入口地址)转向系统调用的总控程序；同时处理机 状态由用户态切换为系统态。 系统调用总控程序进行系统调用的一般性处理，根据系统调用号 和系统调用入口表转入相应的命令处理程序。 命令处理程序执行完毕后，返回执行结果给调用者；恢复中断进 程或新调度进程的CPU现场，返回被中断进程或新进程运行。 命令处理程序的处理过程 完成系统调用功能的主体。 与相应的系统调用功能有关，代码各不相同。
第二章 用户与操作系统的接口
2011-7-30
7
2.1 OS与用户的接口 与用户的接口
形式为： 形式为：
访管
P1
P2
操作数
P1： P1：指示该指令是否带参数 P2：指示该指令是否带参数区。 P2：指示该指令是否带参数区。参数区地址事先存于某 个指定寄存器。 个指定寄存器。 操作数：不同类型系统调用的编码。 操作数：不同类型系统调用的编码。 Unix运行的 运行的PDP 11小型机中访管指令 小型机中访管指令： 例：Unix运行的PDP 11小型机中访管指令： 014400－ 256条 014400－014777 256条 V6版只用了014400－ 版只用了014400 64条 V6版只用了014400－014477 64条 26＝64 00－77分别表示不同的系统调用 00－77分别表示不同的系统调用 。
操作系统原理
第二章 用户与操作系统的接口
2.1 OS与用户的接口 与用户的接口
OS与用户的接口形式 2.1.1 OS与用户的接口形式
interface） 一、用户接口（user interface） 用来使用和控制机算机，用户必须 OS来使用和控制机算机 OS之间建立联系手段 称为用户接口。 之间建立联系手段， 与OS之间建立联系手段，称为用户接口。对大多数 用户来说， 用户来说，一个计算机系统的可接受性很大程度上 取决于这个用户接口。 取决于这个用户接口。
2011-7-30
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2.1 OS与用户的接口 与用户的接口
(2)提供参数或参数区，以便OS能按其完成用户的请求。 (2)提供参数或参数区，以便OS能按其完成用户的请求。 提供参数或参数区 OS能按其完成用户的请求 (3)将参数区的首地址存于OS能接收的地方 将参数区的首地址存于OS能接收的地方， (3)将参数区的首地址存于OS能接收的地方，通常存于某 个间址寄存器。 个间址寄存器。
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不同的操作系统所提供的系统调用命令的条数、调用格式和 所完成的功能都不尽相同。
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2.1操作系统与用户的接口
从用户程序进入系统调用的执行过程大致为：首先，把系统 调用命令所需的参数或参数区首选首地址装入指定的通用寄 存器；然后设置一条调用指令（如“访管”指令或“软中断” 指令）；当用户程序执行到该条调用指令时，就转到系统调 用的处理程序。其处理过程如图2-2所示。
2.1.2命令接口 1．联机命令接口 联机命令接口由一组键盘操作命令组成，是用户以交互方式
请求操作系统服务的手段。用户通过终端或控制台输入操作 命令，向系统提出服务请求。 用户每输完一条命令，控制就转入操作系统的命令解释程序， 系统对该命令解释执行，完成指定的操作。执行完毕，控制 又转回终端或控制台，用户可接着输入下一条命令。如此反 复，直到作业完成。 键盘操作命令的作业控制方式灵活方便，用户可根据运行情 况随时干预自己的作业，但是，系统的资源利用率不太高。
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2.1操作系统与用户的接口
所有计算机的用户都是通过上述接口与操பைடு நூலகம்系统发生联系的。 作业管理涉及的是作业控制级接口的管理。
3．图形用户接口 图形用户接口是近些年一种比较流行的交互式接口。 图形用户接口采用了图形化的操作界面，用非常容易识别的
各种图标来将系统的各项功能、各种应用程序和文件直观地 表示出来。用户可通过鼠标、菜单和对话框来完成对应用程 序和文件的操作，此时用户已完全不必像使用命令接口那样 去记住各种子命令名及格式，从而把用户从繁琐且单调的操 作中解放出来，使计算机成为一种非常有效且生动有趣的工 具。
2.1.1 程序级接口 程序级接口在程序、系统资源及系统服务之间实现交互作用。
程序级接口通常由一组系统调用命令（又称为广义指令）组 成，用户可以在程序中直接或间接地使用这些系统调用。
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2.1操作系统与用户的接口
系统调用命令可以看成是机器指令的扩充，因为从调用形式 上看，执行一条系统调用命令相当于执行了一条功能很强的 机器指令。它与机器指令不同之处在于系统调用命令由操作 系统核心解释执行。
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2.1操作系统与用户的接口
操作系统负责管理这种通信的部分称为用户接口或用户界面。 用户通过操作系统使用和控制计算机，不再与裸机发生直接 关系，因而操作系统便成了用户和计算机之间的接口。该接 口通常是以命令或系统调用的形式呈现在用户面前的，前者 直接提供给用户在键盘终端上使用，后者提供给用户在编程 时使用，通常分别将它们称为命令接口和程序接口。
操作系统是用户与计算机之间的接口，用户是通过操作系统 来使用计算机的。而用户使用计算机解决问题的方式有两种： 一种是用编写计算机程序的方式；另一种是让计算机上已有 的软件为之服务，两者都需要操作系统的支持。
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2.1操作系统与用户的接口
操作系统正是针对这两种方式，为用户提供了相应的两类接 口：一类应用于程序一级，称为程序接口（也称编程接口）； 另一类应用于用户作业控制一级，称为命令接口。在较晚出 现的操作系统中，又向用户提供了图形接口。操作系统向用 户提供的接口如图2-1所示。
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2.1操作系统与用户的接口
4．用户接口的发展 随着个人计算机的不断普及，缺乏计算机专业知识的周户越
来越多，如何不断更新技术，提供形象直观、功能强大、使 用简便、容易掌握的新一代用户界面，便成为操作系统领域 的一个热门的课题。多媒体、多通道及智能化技术的发展与 应用，加速了新一代用户界面的开发进程，取得了较大的成 功。例如，具有沉浸式和临场感的虚拟现实( virtual reality) 应用环境已走向实用。有理由相信，在不久的将来，人们可 以用语音、自然语言、手势、面部表情、视线跟踪等更加自 然和方便的手段进行输入，而计算机的输-也会给用户带来立 体视觉、听觉和嗅觉等。总之，新一代用户界面具有以用户 为中心，自然、高效、无地点限制等特点。
第2章作业管理
2.1操作系统与用户的接口 2.2作业管理概述 2.3批处理方式下的作业管理
2.1操作系统与用户的接口
人们花费大量的精力去研究设计操作系统，其目的之一就是 为了方便用户使用计算机，不需要操作员过多干预，系统就 能顺利运行。操作系统不仅是系统资源的管理者，也是用户 服务提供者。通常，用户使用计算机时，必须通过一定的方 式和途径，将自己的要求告诉计算机。计算机配置操作系统 的目的之一是为了方便用户，也就是说，在操作系统的协助 下，用户能够简便、灵活、安全可靠地使用计算机系统资源 来解决问题。因此，操作系统为了提供有效的服务，必须支 持与用户的通信。这个通信包括双向的信息传送：用户请求 系统给予特定的服务，而系统将服务的结果返回给用户。
(1)保留用户程序的现场，将系统调用的命令号等参数放入指 定的存储单元。
(2)根据系统调用命令号，访问系统调用入口表，找到相应子 程序的入口地址，然后转去执行该子程序。
(3)恢复现场，并把系统调用命令的返回参数或参数区首地址 放入通用寄存器中，供用户程序使用。
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2.1操作系统与用户的接口
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2.1操作系统与用户的接口
2．脱机命令接口 脱机命令接口由一组作业控制命令（又称作业控制语言）组
成，供脱机用户使用。所谓脱机用户，是指用户不能直接干 预其作业的运行，而是事先把对系统的请求作业控制语言写 成一份作业说明书，连同作业的程序和数据一起提交给系统。 当系统调度该作业执行时，由操作系统对作业说明书上的命 令逐条执行，直到遇到“撤离”命令而停止该作业为止。 这种接口主要用于批处理方式操作系统，尤其是作业的操作 过程由操作系统自动调度或由系统管理员干预，因而系统资 源利用率高。其不足是用户与系统隔离，由于用户不能干预 其作业的运行，用户作业的调试周期增长。