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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 重点和难点：重点和难点：1 作业的基本概念和建立作业的基本概念和建立2 用户接口的概念和类型用户接口的概念和类型3 系统调用的概念和过程系统调用的概念和过程 2.1 作业的基本概念 作业的概念作业的概念 作业的基本类型作业的基本类型 作业的状态及其转换作业的状态及其转换作业的概念作业的概念 概念概念功能设计结构设计建档详细设计编辑输入输出执行链接编译调试需求分析分析一般编程过程编辑输入用户角度： 作业的概念作业的概念 作业作业: :是用户提交给计算机进行加工的一个任务，是用户提交给计算机进行加工的一个任务， 由用户程序、数据和作业说明书三部分组由
2、用户程序、数据和作业说明书三部分组成。成。作业步：通常一个作业又可分为若干个顺序处理作业步：通常一个作业又可分为若干个顺序处理 的步骤。的步骤。 作业步是在一个作业的处理过程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。中，计算机所做的相对独立的工作。一般来说，每一个作业步产生下一个作业步的输入一般来说，每一个作业步产生下一个作业步的输入文件。文件。作业、作业步、进程从系统角度看（作业的组织形式）从系统角度看（作业的组织形式）作业：作业由程序、数据和作业说明书作业：作业由程序、数据和作业说明书组成。组成。程序程序 和数据完成用户所要求的业务处理和数据完成用户所要求的业务处理工作。
3、工作。 作业说明书则体现用户的控制意图。作业说明书则体现用户的控制意图。批处理系统中，作业是抢占内存的基本单位。批处理系统中，作业是抢占内存的基本单位。作业、作业步、进程的关系作业、作业步、进程的关系用户作业作业步进程作业步进程线程线程由用户创新建由用户指定由系统创建返回作业的基本类型作业的基本类型根据调度和控制的需要进行分类根据调度和控制的需要进行分类从调度的角度，可分为：从调度的角度，可分为： 计算型作业计算型作业：指任务中包含大量的计算，而其I/O较少的作业，如通常的科学计算； I/O型作业型作业：要求少量的计算而需大量I/O的作业，如通常的事务处理 作业的基本类型作业的基本类型 从控制
4、的角度，可分为：从控制的角度，可分为： 脱机作业（批量型作业）：脱机作业（批量型作业）： 在整个作业的运行过程中，只需根据作业在整个作业的运行过程中，只需根据作业说明书中的说明对作业进行控制，脱机作业通说明书中的说明对作业进行控制，脱机作业通常是在批处理操作环境下运行，故也称为批量常是在批处理操作环境下运行，故也称为批量型作业；型作业； 联机作业（终端型作业）：联机作业（终端型作业）： 通常是用键盘命令直接控制作业的运行，通常是用键盘命令直接控制作业的运行，联机作业通常在分时操作环境下运行，故也称联机作业通常在分时操作环境下运行，故也称为终端型作业。为终端型作业。返回作业的状态及其转换作业的状
5、态及其转换 作业从提交给系统直到它完成后离开系统作业从提交给系统直到它完成后离开系统前的整个活动过程，可分为前的整个活动过程，可分为 提交状态提交状态后备状态后备状态运行状态运行状态完成状态完成状态 用户提交后备就绪等待运行运行完成作业录入作业调度作业调度作业的状态转换2.2 作业的建立作业的建立 一个作业的建立包括两个子过程：一个作业的建立包括两个子过程： 作业的输入作业的输入、作业控制块的建立作业控制块的建立。 作业的输入方式：作业的输入方式： 联机输入方式联机输入方式 脱机输入方式脱机输入方式 直接耦合方式直接耦合方式网络输入方式网络输入方式SPOOLING系统系统(Simultaneo
6、us Peripheral (Simultaneous Peripheral Operation On-Line Operation On-Line 外围设备同时联机操作外围设备同时联机操作) )作业的输入方式作业的输入方式 联机输入方式联机输入方式外围设备直接和主机相连。外围设备直接和主机相连。 脱机输入方式（预输入方式）脱机输入方式（预输入方式）利用低档个人计算机作为外围处理机进行处利用低档个人计算机作为外围处理机进行处理。理。脱机输入解决了快速输入输出的问题，提高脱机输入解决了快速输入输出的问题，提高了资源利用率，但是要以牺牲低档机为代价。了资源利用率，但是要以牺牲低档机为代价。还需要用
7、户干预。还存在灵活性差。还需要用户干预。还存在灵活性差。 直接耦合方式直接耦合方式 慢速的输入输出过程由外围低档机管理慢速的输入输出过程由外围低档机管理 公用存储器中的大量数据的高速读写由主机完成公用存储器中的大量数据的高速读写由主机完成 网络输入方式网络输入方式 用户需要把在计算机网络中某一台主机上输入的信息传送用户需要把在计算机网络中某一台主机上输入的信息传送到同一网中另一台主机上就行操作执行，构成了网络输入到同一网中另一台主机上就行操作执行，构成了网络输入方式（涉及到不同计算机间的通信问题）。方式（涉及到不同计算机间的通信问题）。 主机 公用存储器低档PC机低档PC机 SPOOLING系
8、统系统(假脱机操作假脱机操作 )Simultaneous Peripheral Operation On Line 它使用直接存取的大容量磁盘作为缓冲，将它使用直接存取的大容量磁盘作为缓冲，将一个可共享的磁盘空间改造成若干个输入设备一个可共享的磁盘空间改造成若干个输入设备和输出设备，并使得和输出设备，并使得I/O设备和设备和CPU并行操作。并行操作。（在联机情况下实现的同时外围操作）（在联机情况下实现的同时外围操作） SPOOLING 系统系统的组成的组成 输入井和输出井输入井和输出井输入缓冲区和输出缓冲区输入缓冲区和输出缓冲区输入进程和输出进程输入进程和输出进程 （输入管理模块、输出管理模块
9、）（输入管理模块、输出管理模块）输入管理 模块输入装置输入装置输入装置输入装置 通通 道道 输入井输出井 通通 道 输出装置输出装置输出装置输出装置 通通 道道输出管理 模块 主机系统外存SPOOLING系统系统 SPOOLING系统输入过程：系统输入过程：系统的输入程序包含两个独立的过程，一个系统的输入程序包含两个独立的过程，一个过程负责从外部设备把信息读入缓冲区；另过程负责从外部设备把信息读入缓冲区；另一个过程是写过程，负责把缓冲区中的信息一个过程是写过程，负责把缓冲区中的信息送到外存输入井中。送到外存输入井中。在系统输入模块收到作业输入请求后，输入在系统输入模块收到作业输入请求后，输入管
10、理模块中的读过程负责将信息从输入装置管理模块中的读过程负责将信息从输入装置读入缓冲区。当缓冲区满时，由写过程将信读入缓冲区。当缓冲区满时，由写过程将信息从缓冲区写到外存的输入井中。息从缓冲区写到外存的输入井中。 SPOOLING系统的工作原理系统的工作原理 当用户提交一批作业后，操作员键入当用户提交一批作业后，操作员键入“预预输入命令输入命令”启动预输入程序工作，预输入启动预输入程序工作，预输入程序启动输入机读出作业信息，并把它们程序启动输入机读出作业信息，并把它们存放到输入井中。读过程和写过程反复循存放到输入井中。读过程和写过程反复循环，直到一个作业输入完毕。当读过程读环，直到一个作业输入完
11、毕。当读过程读到一个硬件结束标志之后，系统再次驱动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次输入。然后，系统为断处理程序结束该次输入。然后，系统为该作业建立作业控制块该作业建立作业控制块JCB，从而使输入，从而使输入井中的作业进入作业等待队列，等待作业井中的作业进入作业等待队列，等待作业调度程序选中后进入内存。调度程序选中后进入内存。 SPOOLING系统的特点系统的特点提高了提高了I/O速度速度 将独占设备改造为共享设备将独占设备改造为共享设备实现了虚拟设备功能实现了虚拟设备功能作业控制块的建立作业控制块的建
12、立 作业由三部分组成：作业由三部分组成：程序程序数据数据作业说明书（体现用户的控制意图）作业说明书（体现用户的控制意图）在系统把作业信息输入到外存输入井之后，还需要在系统把作业信息输入到外存输入井之后，还需要根据作业说明书中的说明及其它信息建立作业控制根据作业说明书中的说明及其它信息建立作业控制表表(JCB)。只有在获得。只有在获得JCB表项和足够的输入井空表项和足够的输入井空间之后，一个作业才可能创建成功。间之后，一个作业才可能创建成功。JCB的内容：的内容：JCB包含了系统对作业进行管理所必包含了系统对作业进行管理所必须的信息，有作业名、作业的估计运行时间、优先须的信息，有作业名、作业的估
13、计运行时间、优先数、作业的建立时间、内存要求、外设要求、作业数、作业的建立时间、内存要求、外设要求、作业状态等等。状态等等。JCB是作业存在的唯一标志。是作业存在的唯一标志。完成用户要求的业务处理工作完成用户要求的业务处理工作用户程序用户程序监督程序监督程序磁盘操作磁盘操作磁带操作磁带操作磁盘操作磁盘操作磁带操作磁带操作用户程序用户程序A用户程序用户程序B监督程序监督程序请求带输入启动磁带机结束中断请求盘输入启动磁盘中断处理结束中断中断处理CPU运行设备运行t两道作业运行情况两道作业运行情况请求盘输入启动盘调度B请求带输入结束中断中断处理调度A中断处理调度B结束中断CPU运行设备运行单道作业运
14、行情况单道作业运行情况结束中断2.3 命令控制界面接口 操作系统提供两类接口操作系统提供两类接口 作业一级的接口作业一级的接口程序一级的接口（程序接口）程序一级的接口（程序接口） 作业控制一级的接口作业控制一级的接口联机用户接口：（交互式用户接口）联机用户接口：（交互式用户接口） 脱机用户接口（批处理用户接口）脱机用户接口（批处理用户接口） 联机用户接口：（交互式用户接口）指用户通联机用户接口：（交互式用户接口）指用户通过控制台或终端，采用人过控制台或终端，采用人机会话的方式，直机会话的方式，直接控制作业的运行。由一组键盘命令组成。用接控制作业的运行。由一组键盘命令组成。用户通过控制台键入操作
15、命令，向系统提出请求。户通过控制台键入操作命令，向系统提出请求。该操作命令由命令解释系统进行解释执行，完该操作命令由命令解释系统进行解释执行，完成指定的操作。成指定的操作。 联机命令接口由两种方式联机命令接口由两种方式键盘命令方键盘命令方 命令文件方式命令文件方式 （1）键盘命令方式）键盘命令方式 是通过逐条输入键盘命令语句，经解释后执行，是通过逐条输入键盘命令语句，经解释后执行，以控制作业运行的一种方式，通常包括：以控制作业运行的一种方式，通常包括： 系统管理系统管理 环境设置环境设置 编辑修改、编译、连接和运行命令编辑修改、编译、连接和运行命令 文件管理命令文件管理命令 操作员专用命令（执
16、行权限管理）操作员专用命令（执行权限管理） 通信通信 资源要求资源要求 (2)命令文件方式命令文件方式 是用键盘命令语言编写的一个键盘命令语言是用键盘命令语言编写的一个键盘命令语言程序程序命令文件。命令文件。一旦建立命令文件后，系统可连续执行若一旦建立命令文件后，系统可连续执行若干条命令并且可以多次重复执行。命令文件干条命令并且可以多次重复执行。命令文件中可以进行参数传递，也可以嵌套的方式调中可以进行参数传递，也可以嵌套的方式调用其他的命令文件。用其他的命令文件。 脱机用户接口脱机用户接口 批处理用户接口）由一组作业控制命令（或批处理用户接口）由一组作业控制命令（或称作业控制语言）组成。脱机用户将事先用称作业控制语言）组成。脱机用户将事先用相应的作业控制语言（相应的作业控制语言（JCL）将作业控制命）将作业控制命令写成的作业操作说明书，连通作其作业一令写成的作业操作说明书，连通作其作业一起提交给系统。由系统中命令解释程序对其起提交给系统。由系统中命令解释程序对其操作说明书上的命令逐条解释执行。操作说明书上的命令逐条解释执行。2.4 系统调用 程序接口（系统调用）程序接口（系统调用） 程
