會計學1操作系統(tǒng)接口7.1聯(lián)機用戶接口用戶接口可以分為如下兩類：(1)聯(lián)機用戶接口（交互式）（操作命令）(2)脫機用戶接口（作業(yè)控制語言）第1頁/共42頁7.1.1聯(lián)機用戶接口不同操作系統(tǒng)的聯(lián)機命令接口有所不同，命令的種類、數(shù)量及功能方面，以及命令的形式、用法等方面。從用法和形式方面可分成以下兩種：(1)字符顯示式用戶界面；(2)圖形化用戶界面。第2頁/共42頁1．命令行方式該方式是指以行為單位輸入和顯示不同的命令。命令的執(zhí)行是串行、間斷的，后一個命令的輸入一般需等到前一個命令執(zhí)行結束，如用戶鍵入的一條命令處理完成后，系統(tǒng)發(fā)出新的命令輸入提示符，用戶才可以繼續(xù)輸入下一條命令。簡單命令的一般形式為：Commandarg1arg2．．．argn其中，Command是命令名，又稱命令動詞，其余為該命令所帶的執(zhí)行參數(shù)，有些命令可以沒有參數(shù)。

(1)A＞dirc:/windows(2)A＞copya.txtb.txt(3)A＞edit第3頁/共42頁2．批命令方式用戶預先把一系列命令組織在一種稱為批命令文件的文件中，一次建立，多次執(zhí)行。使用這種方式可減少用戶輸入命令的次數(shù)，既節(jié)省了時間和減少了出錯概率，又方便了用戶。通常批命令文件都有特殊的文件擴展名，如MS-DOS系統(tǒng)的.BAT文件。第4頁/共42頁7.1.2聯(lián)機命令的類型根據(jù)命令所完成功能的不同，可分成以下幾類:①系統(tǒng)訪問類；②磁盤操作類；③文件操作類；④目錄操作類；⑤通信類；⑥其他命令。第5頁/共42頁1．系統(tǒng)訪問類為了保證系統(tǒng)的安全性，凡要在多用戶系統(tǒng)的終端上上機的用戶，都必須先在系統(tǒng)管理員處獲得一合法的注冊名和口令。以后，每當用戶在接通其所用終端的電源后，便由系統(tǒng)直接調用，并在屏幕上顯示出以下的注冊命令：Login:

/提示用戶鍵入自己的注冊名Password:

/提示用戶鍵入自己的口令第6頁/共42頁2．磁盤操作命令在微機操作系統(tǒng)中，通常都提供了若干條磁盤操作命令。(1)磁盤格式化命令Format(2)復制整個軟盤命令Diskcopy(3)軟盤比較命令Diskcomp(4)備份命令Backup第7頁/共42頁3．文件操作命令每個操作系統(tǒng)都提供了一組文件操作命令。在微機OS中的文件操作命令有下述幾種：

(1)顯示文件命令type

(2)拷貝文件命令copy

(3)文件比較命令comp

(4)重新命名命令Rename

(5)刪除文件命令erase第8頁/共42頁4．目錄操作命令(1)建立子目錄命令mkdir(2)顯示目錄命令dir(3)刪除子目錄命令rmdir(4)顯示目錄結構命令tree(5)改變當前目錄命令chdir第9頁/共42頁

5．其它命令（1）輸入輸出重定向命令。在有的OS中定義了兩個標準I/O設備。即鍵盤和顯示終端。如果在命令中設置輸出重定向“>”符，表示將命令的輸出改向。若在命令中設置輸入重定向“<”符，則不再是從鍵盤而是從重定向符左邊參數(shù)所指定的文件或設備上，取得輸入信息。(2)管道連接。這是指把第一條命令的輸出信息作為第二條命令的輸入信息。這樣，由兩個(含兩條)以上的命令可形成一條管道。在MS-DOS和UNIX中，都用“|”作為管道符號，其一般格式為：Command1|Command2|…|Commandn;第10頁/共42頁(3)過濾命令。用于讀取指定文件或標準輸入，從中找出由參數(shù)指定的模式，然后把所有包含該模式的行都打印出來。例如，MS-DOS中用命令

find/N“erase”(路徑名)可對由路徑名指定的輸入文件逐行檢索，把含有字符串“erase”的行輸出。(4)批命令。為了多次反復地執(zhí)行指定的若干條命令，可以提供一特定文件。在MS-DOS中提供了一種特殊文件，其后綴名用“.BAT”；在UNIX系統(tǒng)中稱為命令文件。它們都是利用一些鍵盤命令構成一個程序，一次建立供多次使用。第11頁/共42頁7.1.3鍵盤終端處理程序鍵盤終端處理程序應具有的功能：(1)接收用戶從終端上打入的字符。(2)字符緩沖，用于暫存所接收的字符。(3)回送顯示。(4)屏幕編輯。(5)特殊字符處理。第12頁/共42頁1．字符接收功能

面向字符方式：驅動程序將用戶從終端鍵入的字符不加任何修改傳送給用戶程序。

面向行方式：終端處理程序將接受的字符暫存在行緩沖中，并對其加以編輯，當接受到行結束符時才將此行的信息送命令解釋程序。第13頁/共42頁2．字符緩沖

字符緩沖是指暫存從終端輸入的字符，其方式有兩種：專用緩沖區(qū)方式：系統(tǒng)為每個終端設置一緩沖區(qū)，用于暫存用戶鍵入的字符，此方式在終端數(shù)目較多時所需的緩沖數(shù)量較大，且利用率較低，故該方式比較適合于單用戶系統(tǒng)或終端較少的多用戶系統(tǒng)。

公用緩沖池方式：系統(tǒng)為各個終端只設置一個由多個大小相同的緩沖區(qū)構成的公用緩沖池，當有數(shù)據(jù)從終端輸入時，需向緩沖池申請一個緩沖區(qū)來接收字符，若一個裝滿則再申請一個，并通過指針相連直至輸入完畢，當一緩沖區(qū)內的字符傳送給用戶進程之后，將緩沖區(qū)從鏈中移出。此方式下緩沖的利用率較高。第14頁/共42頁圖7-1兩種緩沖方式第15頁/共42頁3．回送顯示回送顯示是指用戶每從鍵盤鍵入一個字符，終端處理程序便將該字符送屏幕顯示，其實現(xiàn)方式有硬件和軟件兩種，用硬件實現(xiàn)速度較快，但缺乏靈活性，用軟件實現(xiàn)可根據(jù)需要回顯并方便字符變換。4.屏幕編輯(1)刪除字符鍵。(2)刪除一行鍵。(3)插入鍵。(4)移動光標鍵。(5)屏幕上卷或下移鍵。第16頁/共42頁5.特殊字符處理

(1)中斷字符。

當程序在運行中出現(xiàn)異常情況時，用戶可通過鍵入中斷字符的辦法來中止當前程序的運行。在許多系統(tǒng)中是利用Break或Delete或Ctrl+C鍵作為中斷字符。

(2)停止上卷字符。

用戶鍵入此字符后，終端處理程序應使正在上卷的屏幕暫停上卷，以便用戶仔細觀察屏幕內容。在有的系統(tǒng)中，是利用Ctrl+S鍵來停止屏幕上卷的。

(3)恢復上卷字符。

有的系統(tǒng)利用Ctrl+Q鍵使停止上卷的屏幕恢復上卷。終端處理程序收到該字符后，便恢復屏幕的上卷功能。第17頁/共42頁7.1.4命令解釋程序1．命令解釋程序的作用命令解釋程序的主要作用是在屏幕上給出提示符，請用戶鍵入命令，然后讀入該命令，識別命令，再轉到相應命令處理程序的入口地址，把控制權交給該處理程序去執(zhí)行，并將處理結果送屏幕上顯示。若用戶鍵入的命令有錯，則應顯示出某一出錯信息。第18頁/共42頁2．命令解釋程序的組成（MS-DOS）常駐部分中斷服務子程序、暫存部分恢復子程序初始化部分啟動時獲得控制權。還包括對Autoexec.bat文件的處理程序，并決定應用程序裝入的基址。系統(tǒng)啟動后，由處理程序找到并執(zhí)行AUTOEXEC.BAT文件。由于該文件在用完后不再被需要，因而它將被第一個由COMMAND.COM裝入的文件所覆蓋。暫存部分包含了所有的內部命令處理模塊、批文件處理程序，以及裝入和執(zhí)行外部命令的程序。第19頁/共42頁3．命令解釋程序的工作流程系統(tǒng)在接通電源或復位后，初始化部分獲得控制權，對整個系統(tǒng)完成初始化工作，并自動執(zhí)行AUTOEXEC.BAT文件，之后便把控制權交給暫存部分。暫存部分首先讀入鍵盤緩沖區(qū)中的命令，判別其文件名、擴展名及驅動器名是否正確。若無錯，再識別該命令。命令識別方法：表格法{命令名及入口地址}如果暫存部分在該表中能找到鍵入的命令，且是內部命令，便可以直接從對應表項中獲得該命令處理程序的入口地址，然后執(zhí)行該命令。如果發(fā)現(xiàn)鍵入的命令不屬于內部命令而是外部命令，則暫存部分還須為之建立命令行；再通過執(zhí)行系統(tǒng)調用exec來裝入該命令的處理程序，并得到其基地址；然后執(zhí)行相應的命令。第20頁/共42頁是內部命令？DIR命令處理程序Type命令處理程序Copy命令處理程序Date命令處理程序命令合法否？輸入命令行從外存調入外部命令執(zhí)行顯示提示符第21頁/共42頁7.3系統(tǒng)調用程序接口是OS專門為用戶程序設置的，也是用戶程序取得OS服務的唯一途徑。程序接口通常是由各種類型的系統(tǒng)調用組成的。應用程序通過系統(tǒng)調用實現(xiàn)與OS通信，并可取得它的服務。第22頁/共42頁7.3.1系統(tǒng)調用的基本概念在OS的核心中設置了一組用于實現(xiàn)各種系統(tǒng)功能的子程序(過程)。由于這些程序或過程是OS系統(tǒng)本身程序模塊中的一部分，為了保護操作系統(tǒng)程序不被用戶程序破壞，OS向應用程序提供了一系列的系統(tǒng)調用命令，讓應用程序通過系統(tǒng)調用去調用所需的系統(tǒng)過程。第23頁/共42頁1．系統(tǒng)態(tài)和用戶態(tài)為了保證系統(tǒng)程序不被應用程序有意或無意地破壞，為計算機設置了兩種狀態(tài)：系統(tǒng)態(tài)(也稱為管態(tài)或核心態(tài))和用戶態(tài)(也稱為目態(tài))。操作系統(tǒng)在系統(tǒng)態(tài)運行，而應用程序只能在用戶態(tài)運行?，F(xiàn)代多數(shù)操作系統(tǒng)將CPU的指令集分為特權指令和非特權指令兩類。1)特權指令：就是在系統(tǒng)態(tài)時運行的指令，是關系到系統(tǒng)全局的指令。特權指令只允許操作系統(tǒng)使用，不允許應用程序使用。2)非特權指令：是在用戶態(tài)時運行的指令。一般應用程序所使用的都是非特權指令，它只能完成一般性的操作和任務。這種限制是由硬件實現(xiàn)的，如果在應用程序中使用了特權指令，就會發(fā)出權限出錯信號。第24頁/共42頁2．系統(tǒng)調用當應用程序中需要操作系統(tǒng)提供服務時，應用程序必須使用系統(tǒng)調用命令。由操作系統(tǒng)捕獲到該命令后，便將CPU的狀態(tài)從用戶態(tài)轉換到系統(tǒng)態(tài)，然后執(zhí)行操作系統(tǒng)中相應的子程序(例程)，完成所需的功能。執(zhí)行完成后，系統(tǒng)又將CPU狀態(tài)從系統(tǒng)態(tài)轉換到用戶態(tài)，再繼續(xù)執(zhí)行應用程序。系統(tǒng)調用與一般過程調用的差別：(1)運行在不同的系統(tǒng)狀態(tài)。(2)狀態(tài)的轉換通過軟中斷進入。(3)返回問題。(4)嵌套調用。第25頁/共42頁系統(tǒng)調用命令調用返回系統(tǒng)功能用戶程序(a)系統(tǒng)調用與返回系統(tǒng)調用命令調用系統(tǒng)功能系統(tǒng)調用命令返回系統(tǒng)子功能(b)程序之間的嵌套調用第26頁/共42頁3．中斷機制系統(tǒng)調用是通過中斷機制實現(xiàn)的，并且一個操作系統(tǒng)的所有系統(tǒng)調用都通過同一個中斷入口來實現(xiàn)。如MS-DOS提供了INT21H。終端機制本身也是受保護的。只有授權給應用程序的中斷號，才是可以被應用程序調用的。如Linux僅僅給應用程序授權了4個中斷號：3、4、5以及80h，80h正時系統(tǒng)調用的中斷號。第27頁/共42頁7.3.2系統(tǒng)調用的類型1．進程控制類系統(tǒng)調用這類系統(tǒng)調用主要用于對進程的控制，如創(chuàng)建一個新的進程和終止一個進程的運行，獲得和設置進程屬性等。1)創(chuàng)建和終止進程的系統(tǒng)調用2)獲得和設置進程屬性的系統(tǒng)調用3)等待某事件出現(xiàn)的系統(tǒng)調用第28頁/共42頁2．文件操縱類系統(tǒng)調用對文件進行操縱的系統(tǒng)調用數(shù)量較多，有創(chuàng)建文件、刪除文件、打開文件、關閉文件、讀文件、寫文件、建立目錄、移動文件的讀/寫指針、改變文件的屬性等。

1)創(chuàng)建和刪除文件

2)打開和關閉文件

3)讀和寫文件第29頁/共42頁3．進程通信類系統(tǒng)調用

在OS中經常采用兩種進程通信方式，即消息傳遞方式和共享存儲區(qū)方式。當系統(tǒng)中采用消息傳遞方式時，在通信前，必須先打開一個連接。用戶在利用共享存儲區(qū)進行通信之前，須先建立一個共享存儲區(qū)，再將該共享存儲區(qū)連接到進程自身的虛地址空間上。第30頁/共42頁7.3.3POSIX標準國際標準化組織ISO給出的有關系統(tǒng)調用的國際標準POSIX1003.1(PortableOperatingSystemIX)。POSIX定義了標準應用程序接口(API)，用于保證編制的應用程序可以在源代碼一級上在多種操作系統(tǒng)上移植運行。只有符合這一標準的應用程序，才有可能完全兼容多種操作系統(tǒng)，即在多種操作系統(tǒng)下都能夠運行。POSIX標準定義了一組過程，這組過程是構造系統(tǒng)調用所必須的。通過調用這些過程所提供的服務，確定了一系列系統(tǒng)調用的功能。POSIX標準所定義的一組過程雖然指定了系統(tǒng)調用的功能，但并沒有明確規(guī)定系統(tǒng)調用是以什么形式實現(xiàn)的，是庫函數(shù)還是其它形式。第31頁/共42頁圖

Unix/Linux系統(tǒng)程序、庫函數(shù)、系統(tǒng)調用的分層關系

第32頁/共42頁7.3.4系統(tǒng)調用的實現(xiàn)

1.中斷和陷入硬件機構

(1)什么是中斷和陷入。

中斷是指CPU對系統(tǒng)發(fā)生某事件時的這樣一種響應：CPU暫停正在執(zhí)行的程序，在保留現(xiàn)場后自動地轉去執(zhí)行該事件的中斷處理程序；執(zhí)行完后，再返回到原程序的斷點處繼續(xù)執(zhí)行。還可進一步把中斷分為外中斷和內中斷。外中斷，是指由于外部設備事件所引起的中斷，如通常的磁盤中斷、打印機中斷等；而內中斷則是指由于CPU內部事件所引起的中斷，如程序出錯(非法指令、地址越界)、電源故障等。內中斷(trap)也被譯為“捕獲”或“陷入”。通常，陷入是由于執(zhí)行了現(xiàn)行指令所引起的；而中斷則是由于系統(tǒng)中某事件引起的，該事件與現(xiàn)行指令無關。第33頁/共42頁第34頁/共42頁2)中斷和陷入向量中斷向量指中斷處理程序入口地址和相應的處理機狀態(tài)字PSW。相應地，把存放這兩個字的單元稱為中斷向量單元。對于陷入，也有陷入向量，不同的系統(tǒng)調用對應不同的陷入向量，在進行陷入處理時，根據(jù)陷入指令中的陷入向量，轉入實現(xiàn)相應的系統(tǒng)調用功能的子程序，即陷入處理程序。第35頁/共42頁中斷向量單元

外設種類

優(yōu)先級

中斷處理程序入口地址

060

電傳輸出

4

klrint

064

電傳輸入

4

klxint

070

紙帶機輸入

4

perint

074

紙帶機輸出

4

pcpint

…

…

…

…

(a)中斷向量

(b)陷入向量

陷入向量單元

陷入種類

優(yōu)先級

陷入處理程序入口地址

004

總線超時

7

trap

064

非法指令

7

trap

070

電源故障

7

trap

074

trap指令

7

trap

…

…

…

…