《操作系统原理》课件第二章 操作系统用户界面.pptx
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1、第二章第二章 操作系统用户界面操作系统用户界面2.1 2.1 简介简介2.2 2.2 作业的基本概念作业的基本概念2.3 2.3 作业的建立作业的建立2.4 2.4 用户接口用户接口2.5 2.5 系统调用系统调用2.6 Linux 2.6 Linux 和和WindowsWindows的系统调用实例的系统调用实例12.1 2.1 简介简介p 操作系统用户界面用户与计算机硬件交互的操作系统用户界面用户与计算机硬件交互的接口接口p 操作系统用户类型:命令使用用户和程序编程接口用户操作系统用户类型:命令使用用户和程序编程接口用户p 命令控制界面操作系统的操作命令界面命令控制界面操作系统的操作命令界面
2、p 程序编程界面操作系统为编程人员提供的接口程序编程界面操作系统为编程人员提供的接口2操作系统为用户提供的接口类型操作系统为用户提供的接口类型操作系统为用户提供两种接口操作系统为用户提供两种接口 命令接口命令接口 普通用户和管理员用户界面普通用户和管理员用户界面 系统调用接口系统调用接口 编程人员用户界面编程人员用户界面341.操作系统提供给程序员的接口是操作系统提供给程序员的接口是()进程进程系统调用系统调用库函数库函数系统调用和库函数系统调用和库函数ABCD提交单选题2分2.2 2.2 作业(作业(JOBJOB)的基本概念)的基本概念1 1、作业(从用户角度)、作业(从用户角度)(1 1)
3、编程过程)编程过程编程编程输入输入调试调试链接链接编译编译执行执行输出输出目标程序目标程序段段目标目标程序程序52 2、作业与作业步作业与作业步(1 1)作业概念:在一次应用业务处理过程中,从输入开始到)作业概念:在一次应用业务处理过程中,从输入开始到输出结束,用户要求计算机所作的有关该次业务处理的全部输出结束,用户要求计算机所作的有关该次业务处理的全部工作称为一个工作称为一个作业作业。(2 2)作业步概念:)作业步概念:在一个作业的处理过程中,计算机所作的在一个作业的处理过程中,计算机所作的相对独立的工作。作业由不同顺序的作业步组成。相对独立的工作。作业由不同顺序的作业步组成。2.2 2.2
4、 作业(作业(JOBJOB)的基本概念)的基本概念63 3、作业(从系统角度)作业(从系统角度)(1 1)作业)作业=程序程序+数据(作业体)数据(作业体)+作业说明书(作业控制作业说明书(作业控制语言)语言)(2 2)在批处理系统中,)在批处理系统中,作业作业是抢占内存的基本单位,即以是抢占内存的基本单位,即以作业为单位将程序和数据调入内存。作业为单位将程序和数据调入内存。2.2 2.2 作业(作业(JOBJOB)的基本概念)的基本概念74 4 作业说明书作业说明书体现用户的控制意图体现用户的控制意图它由作业控制语言它由作业控制语言(JCL)(JCL)编写编写内容组成内容组成 作业基本情况、
5、作业控制、作业资源要求的描述作业基本情况、作业控制、作业资源要求的描述2.2 作业(作业(JOB)的基本概念)的基本概念89作业是由 填空1、填空2 和 填空3 组成的。作答正常使用填空题需3.0以上版本雨课堂填空题3分5 5、作业内容组成、作业内容组成 (1)(1)作业基本情况作业基本情况 用户名、作业名、编程语言、最大处理时间等用户名、作业名、编程语言、最大处理时间等 (2)(2)作业控制描述作业控制描述 作业控制方式、作业步的操作顺序、作业执行出错处理作业控制方式、作业步的操作顺序、作业执行出错处理 (3)(3)作业资源要求描述作业资源要求描述 处理时间、优先级、内存空间、外设类型和数量
6、、库函数或实用程处理时间、优先级、内存空间、外设类型和数量、库函数或实用程序等序等2.2 2.2 作业(作业(JOBJOB)的基本概念)的基本概念1011用户在一次解题或一个事务处理过程中要求计算机系用户在一次解题或一个事务处理过程中要求计算机系统所做工作的集合称为统所做工作的集合称为 填空填空1。作答正常使用填空题需3.0以上版本雨课堂填空题2分2.2 2.2 作业(作业(JOBJOB)的基本概念)的基本概念6 6、作业控制语言、作业控制语言 用户用于描述批处理作业处理过程控制意图的一种特殊用户用于描述批处理作业处理过程控制意图的一种特殊程序程序 书写作业说明书的语言称为作业控制语言(书写作
7、业说明书的语言称为作业控制语言(JCLJCL)例如:批处理文件或例如:批处理文件或shellshell12用户用户作业录入作业录入提交提交收容收容完成完成运行运行就绪就绪阻塞阻塞等待等待I/OI/O完成完成进程进程作业调度作业调度执行执行作业调度作业调度调度调度7 7 作业的处理过程及状态作业的处理过程及状态2.2 2.2 作业(作业(JOBJOB)的基本概念)的基本概念13 作业提交:作业提交:作业的输入;作业的输入;作业收容(后备状态)作业收容(后备状态):作业在外存处于等待状态:作业在外存处于等待状态 作业执行:作业执行:先到先到 就绪就绪,经调度,经调度 运行运行,有,有I/OI/O请
8、求请求 等待等待,I/OI/O完成到完成到 就绪就绪 作业完成:作业完成:作业的输出;作业的输出;8 8、作业的处理过程及状态作业的处理过程及状态2.2 2.2 作业(作业(JOBJOB)的基本概念)的基本概念14 2.3 2.3 作业的建立作业的建立1 1、作业控制块(、作业控制块(JCB)JCB)一个作业的全部程序和数据输入到外存且在系统中建立了相一个作业的全部程序和数据输入到外存且在系统中建立了相应的作业控制块应的作业控制块(job control blockjob control blockJCBJCB)(1 1)JCBJCB作用:系统感知作业存在的唯一静态实体作用:系统感知作业存在的
9、唯一静态实体 (2 2)作业建立过程二个部分)作业建立过程二个部分 作业的输入、作业控制块的建立作业的输入、作业控制块的建立152.2.作业的输入作业的输入 概念:将作业的程序、数据和作业说明书从输入设备输入概念:将作业的程序、数据和作业说明书从输入设备输入到外存,并形成有关初始信息。到外存,并形成有关初始信息。2.3 2.3 作业的建立作业的建立162 2 作业输入方式作业输入方式(1 1)联机输入方式联机输入方式:外围设备和主机直接连接,又称预输入:外围设备和主机直接连接,又称预输入方式方式输入设备输入设备I/O适适配配器器CPU外存外存 2.3 2.3 作业的建立作业的建立172 2 作
10、业输入方式作业输入方式(1 1)联机输入方式联机输入方式 单台输入设备和主机连接时,单台输入设备和主机连接时,I/OI/O与作业处理与作业处理不能并不能并行;行;降低了降低了CPUCPU效率效率 。多台外设同时联机输入多台外设同时联机输入SPOOLINGSPOOLING系统系统 2.3 2.3 作业的建立作业的建立182 2、作业输入方式作业输入方式(2 2)脱机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。利用低档个人计算机作为外围处理机进行输入处理。在个人机上,用户通过联机方式将作业输入到后援存储器,在个人机上,用户通过联机方式将作业输入到后援存储器,然后将装有输入数
11、据的后援存储器拿到主机的高速外设上与主然后将装有输入数据的后援存储器拿到主机的高速外设上与主机连接。机连接。2.3 2.3 作业的建立作业的建立192 2 作业输入方式作业输入方式(2 2)脱机输入方式脱机输入方式 特点:特点:解决了主机解决了主机CPUCPU的浪费,以牺牲个人机为代价的浪费,以牺牲个人机为代价 灵活性差,需人工干预介质传送,不安全灵活性差,需人工干预介质传送,不安全 2.3 2.3 作业的建立作业的建立20第二章 用户接口与作业管理卡片:程序、数据、作业说明书卡片:程序、数据、作业说明书IBM1401IBM7094磁带机磁带机卡片阅读机卡片阅读机输出磁带输出磁带卫星机人工传输
12、磁带机磁带机输入设备输入设备磁盘磁盘主机人工完成人工完成2122何谓脱机I/O和联机I/O?作答正常使用主观题需2.0以上版本雨课堂主观题10分2 2 作业输入方式作业输入方式(3 3)直接耦合方式)直接耦合方式 将主机和外围低档机通过一个公用的大容量外存直接耦合将主机和外围低档机通过一个公用的大容量外存直接耦合主机主机公用存储器公用存储器低档个人机低档个人机I/O设备设备低档个人机低档个人机I/O设备设备 2.3 2.3作业的建立作业的建立232 2 作业输入方式作业输入方式(3 3)直接耦合方式直接耦合方式 特点特点 保留了脱机方式快速的优点,克服了其人工干预的缺点保留了脱机方式快速的优点
13、,克服了其人工干预的缺点 需要大容量公用存储器和多台低档机,成本高需要大容量公用存储器和多台低档机,成本高 2.3 2.3 作业的建立作业的建立242 2 作业输入方式作业输入方式 (4 4)网络输入方式网络输入方式 当用户需要在计算机网络中某一台主机上输入的信息传送到当用户需要在计算机网络中某一台主机上输入的信息传送到同一网络中的另一台主机上进行操作或执行时,即构成网络输同一网络中的另一台主机上进行操作或执行时,即构成网络输入方式。入方式。2.3 2.3 作业的建立作业的建立252 2、作业输入方式作业输入方式(5 5)SPOOLINGSPOOLING系统(重点)系统(重点)假脱机假脱机(S
14、imultaneously Peripheral Operation On Line同时同时外围设备联机操作外围设备联机操作)1 1)系统把作业处理的全过程划分为相对独立的三个部分)系统把作业处理的全过程划分为相对独立的三个部分-输输入流入流、处理流处理流和和输出流输出流2 2)组成模块:输入程序模块、输出程序模块、作业调度程)组成模块:输入程序模块、输出程序模块、作业调度程序序 2.3 2.3作业的建立作业的建立263.外围设备类型外围设备类型(1)虚拟设备)虚拟设备如:如:SPOOLING系统系统(2)独占型设备)独占型设备 数量有限,成为系统中的数量有限,成为系统中的“瓶颈瓶颈”资源,使
15、进程处于阻塞资源,使进程处于阻塞状态;设备利用率比较低状态;设备利用率比较低 2.3 2.3 作业的建立作业的建立274 4、SPOOLINGSPOOLING系统系统(1 1)概念)概念 通过通过共享型设备来模拟独占型设备的动作,使独占型设备共享型设备来模拟独占型设备的动作,使独占型设备成为共享型设备成为共享型设备,提高设备的利用率和系统的效率,这种,提高设备的利用率和系统的效率,这种设备被称为虚拟设备。设备被称为虚拟设备。2.3 2.3 作业的建立作业的建立284 4、SPOOLINGSPOOLING系统系统(2 2)结构图)结构图输入装置输入装置输入装置输入装置通通道道通通道道外外 存存输
16、入井输入井 输出井输出井输出装置输出装置输出装置输出装置通通 道道主机系统主机系统输入管理输入管理模块模块输出管理输出管理模块模块 2.3 2.3 作业的建立作业的建立29在系统在系统输入模块输入模块收到作业输入请求信号后,输入管理模收到作业输入请求信号后,输入管理模块中的读过程将信息从输入装置读入缓冲区块中的读过程将信息从输入装置读入缓冲区;当缓冲区满时,由写过程将信息写到当缓冲区满时,由写过程将信息写到外存输入井外存输入井中。读中。读过程和写过程反复循环,直到一个作业输入完毕。过程和写过程反复循环,直到一个作业输入完毕。4 4、SPOOLINGSPOOLING(3 3)工作过程)工作过程
17、2.3 2.3 作业的建立作业的建立30 当读过程读到一个硬件结束标志之后,系统再次驱动写过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。次输入。上述上述3 3步为步为作业的输入过程。作业的输入过程。2.3 2.3 作业的建立作业的建立31 4 4、SPOOLINGSPOOLING(3 3)工作过程)工作过程 然后,系统为该作业建立然后,系统为该作业建立作业控制块作业控制块JCBJCB,从而使输入井,从而使输入井中的作业进入作业等待队列,等待作业调用程序选中后进中的作业进入作业等待队
18、列,等待作业调用程序选中后进入内存。入内存。2.3 2.3 作业的建立作业的建立32 4 4、SPOOLINGSPOOLING(3 3)工作过程)工作过程4.SPOOLING4.SPOOLING系统系统(4 4)作业和进程状态转换)作业和进程状态转换数据数据数据数据源程序源程序作业作业说明书说明书输入设备输入设备输输入入井井输出设备输出设备输输出出井井运行运行就绪就绪等待等待进程进程调度调度输输入入程程序序输输出出程程序序在高速共享设备在高速共享设备上上作作业业调调度度在高速共享设在高速共享设备上备上作业控制进程作业控制进程进入状态进入状态退出状态退出状态后备状态后备状态运行状态运行状态 2.
19、3 2.3 作业的建立作业的建立334 SPOOLING4 SPOOLING系统系统(5 5)工作原理)工作原理 作业执行前用慢速设备将作业预先输入到后援存储器(如磁盘、作业执行前用慢速设备将作业预先输入到后援存储器(如磁盘、磁鼓,称为输入井)中,称为磁鼓,称为输入井)中,称为预输入;预输入;作业运行后,使用数据时,从输入井中取出;作业运行后,使用数据时,从输入井中取出;作业执行不必直接启动外设输出数据,只需将这些数据写入作业执行不必直接启动外设输出数据,只需将这些数据写入输输出井出井中;中;2.3 2.3 作业的建立作业的建立344.SPOOLING4.SPOOLING系统系统(5 5)工作
20、原理)工作原理 作业全部运行完毕,再由外设输出全部数据和信息,称为作业全部运行完毕,再由外设输出全部数据和信息,称为缓缓输出输出 实现了对作业输入、组织调度和输出的统一管理实现了对作业输入、组织调度和输出的统一管理 使外设在使外设在CPUCPU直接控制下,与直接控制下,与CPUCPU并行工作(假脱机)并行工作(假脱机)2.3 2.3 作业的建立作业的建立35假设系统中打印机采用了虚拟设备技术(即假设系统中打印机采用了虚拟设备技术(即SpoolingSpooling技术),当某进程要技术),当某进程要求打印输出时,输出求打印输出时,输出SpoolingSpooling并不是将某台打印机分配给该进
21、程,并不是将某台打印机分配给该进程,而是在而是在某共享设备(磁盘)上的输出井,为其分配一块存储区某共享设备(磁盘)上的输出井,为其分配一块存储区,同时为该进程,同时为该进程的输出数据建立一个文件,该进程的输出数据实际上并未从打印机上输的输出数据建立一个文件,该进程的输出数据实际上并未从打印机上输出,只是以文件形式输出,并输出存放在输出井中。出,只是以文件形式输出,并输出存放在输出井中。4 4、SPOOLINGSPOOLING系统系统(6 6)SpoolingSpooling技术举例技术举例 2.3 2.3 作业的建立作业的建立36这个输出文件实际相当于虚拟的打印机。这些输出井中的文件形成了这个
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