《操作系统第二章》PPT课件
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• 用户程序调用时控制权属于用户，OS调用时控制权属于OS。
• 系统调用的处理过程
• 为执行系统调用命令作准备。其主要工作是把用户程序的 “现场”保留起来，并把系统调用命令的编号等参数放入 约定的存储单元。访管指令有“参数区”、“参数”和 “操作数”组成。“操作数”用来表示请求操作系统所要 干的工作，并说明是否要有参数区和具体参数。
•例 – DOS：库函数，…… – Windows:API，……
• 系统调用的分类 – 设备管理 – 文件管理 – 进程管理 – 进程通信 – 存储管理
• 调用中的几个概念 – 陷入（访管）指令—把由于系统调用引起的处理机中断的指令称 为陷入（访管）指令。
– 广义指令(或称管理程序调用)—利用陷入指令来实现特殊过程调 用的指令称为广义指令。是通过执行相应的程序模块来实现的， 它是机器指令的扩充。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）。（当中 央处理器处于目态时不允许执行特殊指令；而处于管态时可这些 包括特殊指令在内的一切机器指令）
• 命令调用 • 系统调用 • 用户接口的发展
命令调用方式
• 命令形式 – 内部命令
• 系统启动时与操作系统一起装入内存——OS的一部分 •例
– DOS：Type,Dir,copy,…… – Windows:资源管理器中的菜单、按钮，…… – 外部命令
• 以文件形式存放，调用时装入内存 •例
– DOS：Edit,…… – Windows:桌面上的图标，快捷方式（图标），……
直接耦合系统
SPOOLING方式
• 命令分类 – 环境设置 – 执行权限管理 – 系统管理 – 文件管理 – 执行管理 – 通信 – 资源要求
系统调用
• 系统调用的含义 – 系统调用是操作系统为编程人员提供的接口，各种操作系统的 核心中都设计有一组一组的用于实现各种系统功能的子程序作 为机器指令的扩充。系统将这些子程序“开放”给用户，方便 用户可靠地调用系统有关的资源，而用户不必从头熟悉或重新 编写子程序。每当用户在程序中需要操作系统提供某种服务是， 便可利用一条条相应的系统调用命令，去调用所需的系统过程。
– 用户程序与陷入（访管）指令访问系统程序及数据的区别
• 调用中若发生错误，用户程序的错误不影响系统，系统程序的错误可能 引起系统崩溃
• 系统数据用于管理系统状态与系统资源，用户程序调用中若被修改可能 引起系统管理的混乱
• 用户程序调用时现场的保护用户区内——系统资源的变化不能修改其中 的数据。系统调用时现场保护在OS的内存区内或特定的寄存器中——系 统资源的变化不能修改其中的数据。
• 使用命令的方式 – 联机方式：单个命令，以交互方式通过OS与计算机系统进行会 话
• 优点：用户直接参与控制，灵活 • 不足：重复输入命令，繁琐且效率低
– 脱机方式：批命令，使用批处理命令或由命令编写的批处理文 件
• 优点：系统按批处理要求自动执行，用户不干预，效率高 • 不足：不便于及时调整要执行的命令集合，灵活性差
– 直接耦合方式：保留脱机的速度优势，通过公共存储器耦合主 机和外围，不用人工干预
– SPOOLING方式：通过DMA或通道技术连接外设和主机的外存（输 入输出井，磁盘上开辟的缓存区），由OS控制，读写过程独立
– 网络输入方式
• 当用户需要从计算机网络中将 一台计算机的信息要求传送到 联 网 的 另 一 台 主 机 上 进 行 浏 览 （ Browser） 操 作 或 执 行 下 载 （Download）等任务要求时，就构成网络输入方式。主要涉及 网络通信技术。
– 第 三 代 用 户 界 面 为 三 维 界 面 ，ty），如三维动画设计、可视电话及网络视频会议等。
• 界面管理的任务
– 作为面向最终用户的“作业”管理来看，用户界面已经成为计算 机系统的一个重要组成部分，是计算机科学与心理学、图形艺术 和人类学的交叉研究领域。寻求最佳的人机通信方式已是多媒体、 虚 现实和科学计算、可视化等技术所追求的目标，也是界面管 理的、最终任务。
– 第一代用户界面为一维界面，主要有命令行界面和编程人员在程 序中的系统调用，如DOS及UNIX 均采用此种界面方式。
– 第二代用户界面为二维界面又称为图形界面，以窗口 （ windows）, 图 标 （ icon）、 菜 单 （ menu） 为 典 型 特 征 ， 由 APPLE 公司开创，以Microsoft 公司的MS-Windows为里程碑，在 UNIX系统下有X-window。
• 根据系统调用的编号，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。
• 系统调用命令执行完后的处理。这包括恢复“现场”，并 把系统调用的返回参数或参数区首址放入指定的通用寄存 器中，以供用户程序使用。
用户程序
陷入处理机构
系统子程序
系统调用的原则
• 必须为实现系统调用功能的子程序编造入口地址表 • 每个入口地址与相应的系统程序名对应 • 陷入处理程序把陷入指令包含功能号与入口地址表有
– 用户态（目态）——处理机在用户程序中执行 – 系统态（管态）——处理机在系统程序中执行
系统调用原则
– 为了保障操作系统的安全性，使得操作系统的程序不被用户程序破坏， 一般操作系统都不允许用户程序访问操作系统的系统程序及数据。在 机器的指令系统中有一条称为陷入（访管）指令，编程人员可以利用 这条指令来向操作系统提出对系统程序及数据访问要求。
关项对应, 系统调用功能号驱动有关子程序执行 • 在系统调用处理结束之后，用户程序需利用系统调用
返回结果继续执行 保护现场： • 在进入系统调用处理之前，陷入处理机构还需保存处
理机现场 • 在系统调用处理结束之后，要恢复处理机现场，现场
被保护在特定的内存区或寄存器中
用户接口（界面）的发展
• 用户界面的发展
第二章 作业管理
从宏观上研究一个程序从录入到运行，最后获得运行结 果的全过程 •用户接口 •作业的概念 •作业的建立 •作业的状态和调度 •作业管理在OS中的地位
§1、用户接口
操作系统作为用户提供两种接口，其中一类是为一般 用户提供的操作命令接口，另一类为提供给编程人员 的系统调用（system call）接口
• 系统调用的处理过程
• 为执行系统调用命令作准备。其主要工作是把用户程序的 “现场”保留起来，并把系统调用命令的编号等参数放入 约定的存储单元。访管指令有“参数区”、“参数”和 “操作数”组成。“操作数”用来表示请求操作系统所要 干的工作，并说明是否要有参数区和具体参数。
•例 – DOS：库函数，…… – Windows:API，……
• 系统调用的分类 – 设备管理 – 文件管理 – 进程管理 – 进程通信 – 存储管理
• 调用中的几个概念 – 陷入（访管）指令—把由于系统调用引起的处理机中断的指令称 为陷入（访管）指令。
– 广义指令(或称管理程序调用)—利用陷入指令来实现特殊过程调 用的指令称为广义指令。是通过执行相应的程序模块来实现的， 它是机器指令的扩充。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）。（当中 央处理器处于目态时不允许执行特殊指令；而处于管态时可这些 包括特殊指令在内的一切机器指令）
• 命令调用 • 系统调用 • 用户接口的发展
命令调用方式
• 命令形式 – 内部命令
• 系统启动时与操作系统一起装入内存——OS的一部分 •例
– DOS：Type,Dir,copy,…… – Windows:资源管理器中的菜单、按钮，…… – 外部命令
• 以文件形式存放，调用时装入内存 •例
– DOS：Edit,…… – Windows:桌面上的图标，快捷方式（图标），……
直接耦合系统
SPOOLING方式
• 命令分类 – 环境设置 – 执行权限管理 – 系统管理 – 文件管理 – 执行管理 – 通信 – 资源要求
系统调用
• 系统调用的含义 – 系统调用是操作系统为编程人员提供的接口，各种操作系统的 核心中都设计有一组一组的用于实现各种系统功能的子程序作 为机器指令的扩充。系统将这些子程序“开放”给用户，方便 用户可靠地调用系统有关的资源，而用户不必从头熟悉或重新 编写子程序。每当用户在程序中需要操作系统提供某种服务是， 便可利用一条条相应的系统调用命令，去调用所需的系统过程。
– 用户程序与陷入（访管）指令访问系统程序及数据的区别
• 调用中若发生错误，用户程序的错误不影响系统，系统程序的错误可能 引起系统崩溃
• 系统数据用于管理系统状态与系统资源，用户程序调用中若被修改可能 引起系统管理的混乱
• 用户程序调用时现场的保护用户区内——系统资源的变化不能修改其中 的数据。系统调用时现场保护在OS的内存区内或特定的寄存器中——系 统资源的变化不能修改其中的数据。
• 使用命令的方式 – 联机方式：单个命令，以交互方式通过OS与计算机系统进行会 话
• 优点：用户直接参与控制，灵活 • 不足：重复输入命令，繁琐且效率低
– 脱机方式：批命令，使用批处理命令或由命令编写的批处理文 件
• 优点：系统按批处理要求自动执行，用户不干预，效率高 • 不足：不便于及时调整要执行的命令集合，灵活性差
– 直接耦合方式：保留脱机的速度优势，通过公共存储器耦合主 机和外围，不用人工干预
– SPOOLING方式：通过DMA或通道技术连接外设和主机的外存（输 入输出井，磁盘上开辟的缓存区），由OS控制，读写过程独立
– 网络输入方式
• 当用户需要从计算机网络中将 一台计算机的信息要求传送到 联 网 的 另 一 台 主 机 上 进 行 浏 览 （ Browser） 操 作 或 执 行 下 载 （Download）等任务要求时，就构成网络输入方式。主要涉及 网络通信技术。
– 第 三 代 用 户 界 面 为 三 维 界 面 ，ty），如三维动画设计、可视电话及网络视频会议等。
• 界面管理的任务
– 作为面向最终用户的“作业”管理来看，用户界面已经成为计算 机系统的一个重要组成部分，是计算机科学与心理学、图形艺术 和人类学的交叉研究领域。寻求最佳的人机通信方式已是多媒体、 虚 现实和科学计算、可视化等技术所追求的目标，也是界面管 理的、最终任务。
– 第一代用户界面为一维界面，主要有命令行界面和编程人员在程 序中的系统调用，如DOS及UNIX 均采用此种界面方式。
– 第二代用户界面为二维界面又称为图形界面，以窗口 （ windows）, 图 标 （ icon）、 菜 单 （ menu） 为 典 型 特 征 ， 由 APPLE 公司开创，以Microsoft 公司的MS-Windows为里程碑，在 UNIX系统下有X-window。
• 根据系统调用的编号，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。
• 系统调用命令执行完后的处理。这包括恢复“现场”，并 把系统调用的返回参数或参数区首址放入指定的通用寄存 器中，以供用户程序使用。
用户程序
陷入处理机构
系统子程序
系统调用的原则
• 必须为实现系统调用功能的子程序编造入口地址表 • 每个入口地址与相应的系统程序名对应 • 陷入处理程序把陷入指令包含功能号与入口地址表有
– 用户态（目态）——处理机在用户程序中执行 – 系统态（管态）——处理机在系统程序中执行
系统调用原则
– 为了保障操作系统的安全性，使得操作系统的程序不被用户程序破坏， 一般操作系统都不允许用户程序访问操作系统的系统程序及数据。在 机器的指令系统中有一条称为陷入（访管）指令，编程人员可以利用 这条指令来向操作系统提出对系统程序及数据访问要求。
关项对应, 系统调用功能号驱动有关子程序执行 • 在系统调用处理结束之后，用户程序需利用系统调用
返回结果继续执行 保护现场： • 在进入系统调用处理之前，陷入处理机构还需保存处
理机现场 • 在系统调用处理结束之后，要恢复处理机现场，现场
被保护在特定的内存区或寄存器中
用户接口（界面）的发展
• 用户界面的发展
第二章 作业管理
从宏观上研究一个程序从录入到运行，最后获得运行结 果的全过程 •用户接口 •作业的概念 •作业的建立 •作业的状态和调度 •作业管理在OS中的地位
§1、用户接口
操作系统作为用户提供两种接口，其中一类是为一般 用户提供的操作命令接口，另一类为提供给编程人员 的系统调用（system call）接口