3-用戶界面分析

第三章用戶界面〔一〕用戶工作環(huán)境〔二〕操作系統(tǒng)的用戶界面〔三〕系統(tǒng)功能調(diào)用〔四〕Linux系統(tǒng)功能調(diào)用的實現(xiàn)3.1用戶工作環(huán)境用戶工作環(huán)境的形成 1.系統(tǒng)要供給各種硬件、軟件資源 2.設(shè)計合理的操作命令 3.形成一個可供使用的工作環(huán)境將操作系統(tǒng)裝入計算機并初始化3.1.1操作系統(tǒng)的引導(dǎo)系統(tǒng)生成在一臺裸機上安裝操作系統(tǒng)的過程。系統(tǒng)引導(dǎo)〔系統(tǒng)初啟〕 把操作系統(tǒng)的必要局部裝入主存并使系統(tǒng)進(jìn)展初始化工作，最終處于命令接收狀態(tài)。系統(tǒng)引導(dǎo)的方式操作系統(tǒng)的引導(dǎo)有兩種方式： 獨立引導(dǎo)〔bootup〕〔滾雪球〕方式 幫助下裝〔download〕方式3.1.1操作系統(tǒng)的引導(dǎo)獨立引導(dǎo)〔bootup〕方式：操作系統(tǒng)的核心文件存儲在系統(tǒng)本身的存儲設(shè)備中由系統(tǒng)自己將操作系統(tǒng)核心程序讀入內(nèi)存并運行最終建立一個操作環(huán)境 適用于微機和大多數(shù)系統(tǒng)幫助下裝〔download〕方式：操作系統(tǒng)的主要文件并不放在系統(tǒng)本身的存儲設(shè)備中，而是在系統(tǒng)啟動后，執(zhí)行下裝操作，從另外的計算機系統(tǒng)或者主機系統(tǒng)中將操作系統(tǒng)常駐局部傳送到該計算機中，使它形成一個操作環(huán)境優(yōu)點：可以節(jié)省較大的存儲空間，下裝的操作系統(tǒng)也并非是全部程序代碼，只是常駐局部或者專用局部，當(dāng)這局部操作系統(tǒng)消逝問題和故障時，可以再懇求下裝適用于多計算機系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)1.翻開機器電源;2.ROM中引導(dǎo)程序運行裝入系統(tǒng)盤中的主引導(dǎo)塊;3.主引導(dǎo)塊程序執(zhí)行，啟動DOS7.0引導(dǎo)程序做系統(tǒng)初始化的工作，包括系統(tǒng)資源初始狀態(tài)的設(shè)置、系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)構(gòu)造初始化、引導(dǎo)圖形用戶界面程序;4.圖形用戶界面運行，生成用戶的圖形用戶界面，系統(tǒng)初啟工作完成。WINDOWS引導(dǎo)UNIX系統(tǒng)初啟1.操作系統(tǒng)執(zhí)行代碼程序裝入內(nèi)存；ROM中引導(dǎo)程序?qū)⒅饕龑?dǎo)塊裝入內(nèi)存，啟動主引導(dǎo)程序運行；主引導(dǎo)程序找到UNIX文件裝入內(nèi)存，并啟動初啟程序；2.存儲空間及其治理機構(gòu)初始化；3.與設(shè)備有關(guān)的初始化；4.與文件系統(tǒng)有關(guān)的初始化；5.創(chuàng)立0＃和1＃進(jìn)程；6.1＃進(jìn)程創(chuàng)立各終端進(jìn)程；7.終端進(jìn)程運行shell;8.各用戶終端上消逝login:表示系統(tǒng)初啟完成，等待用戶鍵入命令。功能：將OS讀入內(nèi)存，并將把握權(quán)交給OS的初始化程序。LILO、GRUBLILO實例：boot=/dev/hda

vga=normal

read-only

prompt

default=dos

timeout=30

append=“hdc=ide-scsi“

image=/boot/vmlinuz

label=linux

root=/dev/hda2

initrd=/boot/initrd

CPU、內(nèi)存初始化中斷向量表初始化為進(jìn)程調(diào)度程序做預(yù)備設(shè)置基準(zhǔn)時鐘內(nèi)核的內(nèi)存安排文件系統(tǒng)初始化建立init進(jìn)程3.1.2運行一個用戶程序的過程 使用計算機解決問題大致分為三個步驟：建立數(shù)學(xué)模型；選擇計算方法；編程序、上機調(diào)試。 1.作業(yè)計算機系統(tǒng)按指定步驟對初始數(shù)據(jù)進(jìn)展處理并得到計算結(jié)果的加工過程。2.作業(yè)步一個作業(yè)可劃分成假設(shè)干個局部，每個局部，即加工工作中的一個步驟稱為作業(yè)步。3.作業(yè)處理步驟及關(guān)系4.連接類型〔1〕靜態(tài)連接 源程序經(jīng)編譯后，生成一個可重定位的目標(biāo)模塊，并產(chǎn)生內(nèi)部符號表和外部符號表，供連接程序〔Link〕使用。 缺點：將所需的外部函數(shù)連接到目標(biāo)文件中形成為一個可執(zhí)行文件。假設(shè)多個應(yīng)用程序都調(diào)用了同一個庫中的外部函數(shù)，則應(yīng)用程序的目標(biāo)文件中都包含了這個外部函數(shù)對應(yīng)的代碼。〔2〕動態(tài)連接 不需要將外部函數(shù)連接到目標(biāo)文件中。而是在應(yīng)用程序中需要調(diào)用外部函數(shù)的地方作記錄，并說明要使用的外部函數(shù)名和引用入口號。 DLL〔動態(tài)鏈接庫〕3.2操作系統(tǒng)的用戶界面操作系統(tǒng)的用戶界面 操作系統(tǒng)的用戶界面〔或稱接口〕是操作系統(tǒng)供給應(yīng)用戶與計算機打交道的外部機制。用戶能夠借助這種機制和系統(tǒng)供給的手段來把握用戶所在的系統(tǒng)。操作系統(tǒng)〔1〕操作界面〔命令接口〕

用戶組織工作流程和把握程序運行的界面或接口〔2〕系統(tǒng)功能效勞界面〔程序接口〕

用戶程序在運行過程中，使用系統(tǒng)功能調(diào)用來懇求操作系統(tǒng)的效勞3.2.1操作系統(tǒng)供給的用戶界面1.操作命令與操作系統(tǒng)類型的關(guān)系作業(yè)把握語言〔脫機方式〕 ——批處理操作系統(tǒng)鍵盤命令、圖形用戶界面〔聯(lián)機方式〕 ——分時操作系統(tǒng) 個人計算機操作系統(tǒng)3.2.2操作命令2.作業(yè)把握語言〔JCL〕

一種命令語言，包括作業(yè)處理命令和資源懇求命令脫機方式下系統(tǒng)供給作業(yè)把握語言批處理系統(tǒng)中作業(yè)的組成作業(yè)申請：作業(yè)名、需用CPU時間、最遲完成時間、資源懇求〔主存、外設(shè)〕等操作說明書：編輯命令、編譯命令、連接命令、運行命令等程序與數(shù)據(jù)3.鍵盤命令操作系統(tǒng)為聯(lián)機用戶供給的一種操作命令，用戶通過這一組命令直接把握和干預(yù)程序的運行系統(tǒng)為聯(lián)機用戶供給鍵盤命令鍵盤命令的功能分時操作系統(tǒng)——用于注冊、通信、注銷的各類命令個人計算機操作系統(tǒng)——用于通信的各類命令分時系統(tǒng)中用戶通過鍵盤直接向系統(tǒng)公布各種命令Windows系統(tǒng)的鍵盤命令內(nèi)部命令:系統(tǒng)的命令程序command中

外部命令:全部可執(zhí)行文件的文件名 .exe〔大模式執(zhí)行文件〕 〔小模式執(zhí)行文件〕 .bat〔批處理文件〕Linux/UNIX系統(tǒng)的鍵盤命令根本命令:命令的可執(zhí)行文件均在/bin名目下

高級命令:可執(zhí)行文件名,存放在文件中3.2.3圖形化用戶界面1.什么是圖形化的用戶界面 圖形化用戶界面是良好的用戶交互界面，它將菜單驅(qū)動、圖符驅(qū)動、面對對象技術(shù)等集成在一起，形成一個圖文并茂的視窗操作環(huán)境?！?〕菜單驅(qū)動方式面對屏幕的交互方式，將鍵盤命令以屏幕方式來表達(dá)命令和系統(tǒng)能完成的操作，用菜單分類分窗口列出用戶像點菜一樣選擇命令或某種操作，以把握系統(tǒng)去完成指定的工作菜單系統(tǒng)的類型有多種，如下拉式菜單、上推式菜單和隨機彈出式菜單〔2〕圖符驅(qū)動方式一種面對屏幕的圖形菜單項選擇擇方式圖符〔Icon〕也稱圖標(biāo)，是一個小小的圖符符號，代表操作系統(tǒng)中的命令、系統(tǒng)效勞、操作功能、各種資源圖形化的命令驅(qū)動方式：當(dāng)需要啟動系統(tǒng)命令、懇求系統(tǒng)資源或操作功能時，可以選擇代表它的圖符，并借助標(biāo)記輸入設(shè)備〔鼠標(biāo)〕，承受鼠標(biāo)的點擊和拖拽功能，完成命令和操作選擇及執(zhí)行(3)圖形化用戶界面 良好的用戶交互界面，將菜單驅(qū)動、圖符驅(qū)動、面對對象技術(shù)等集成在一起，形成一個圖文并茂的視窗操作環(huán)境。 Microsoft公司的Windows系列就是這種圖形化用戶界面的代表。2.圖形化的用戶界面的特點全部程序以統(tǒng)一的窗口形式消逝供給統(tǒng)一的菜單格式系統(tǒng)資源、系統(tǒng)命令、操作功能以圖標(biāo)表示統(tǒng)一的操作方法系統(tǒng)調(diào)用包括：進(jìn)程和作業(yè)治理、文件操作、內(nèi)存治理、設(shè)備治理、信息維護(hù)和通信等。應(yīng)用程序系統(tǒng)調(diào)用中央

處理機存儲器外部

設(shè)備應(yīng)用

程序3.3系統(tǒng)功能調(diào)用用戶程序...功能號地址顯示打印讀文件.........OS的系統(tǒng)調(diào)用分支表OS代碼顯示打印讀文件OSINT...............操作系統(tǒng)如何為用戶程序供給效勞？操作系統(tǒng)供給實現(xiàn)各種功能的例行子程序操作系統(tǒng)承受統(tǒng)一的方式： 訪管指令、訪管中斷如何調(diào)用操作系統(tǒng)效勞功能？訪管指令〔自愿進(jìn)管指令〕

svcn

svc表示機器訪管指令的操作碼記憶符

n為地址碼〔功能號〕訪管中斷 當(dāng)處理機執(zhí)行到訪管指令時就發(fā)生中斷，該中斷稱為訪管中斷，表示正在運行的程序?qū)Σ僮飨到y(tǒng)的某種需求。 操作系統(tǒng)供給實現(xiàn)各種功能的例行子程序，其中的每一個功能對應(yīng)訪管指令的一個功能號。 例如： svc 0 顯示一個字符 svc 1 打印一個字符串 …… 系統(tǒng)功能調(diào)用是用戶在程序一級懇求操作系統(tǒng)效勞的一種手段，它不是一條簡潔的硬指令，而是帶有確定功能號的“訪管指令”。它的功能并非由硬件直接供給，而是由操作系統(tǒng)中的一段程序完成，即由軟件方法實現(xiàn)。如何調(diào)用操作系統(tǒng)效勞功能？3.3.3系統(tǒng)功能調(diào)用的實現(xiàn)mov…int21h用戶程序訪管中斷處理程序保護(hù)現(xiàn)場取系統(tǒng)調(diào)用號恢復(fù)現(xiàn)場…………012n-1中斷進(jìn)入查表調(diào)用012n-1系統(tǒng)調(diào)用入口地址表中斷返回 不同的操作系統(tǒng)，系統(tǒng)調(diào)用實現(xiàn)的具體方法有所不同，但其實質(zhì)特點一樣：每個系統(tǒng)調(diào)用對應(yīng)一個系統(tǒng)調(diào)用號每個系統(tǒng)調(diào)用有一個對應(yīng)的執(zhí)行程序段每個系統(tǒng)調(diào)用要求確定數(shù)量的輸入?yún)?shù)和返回值整個系統(tǒng)有一個系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行程序入口地址表系統(tǒng)調(diào)用的特點系統(tǒng)功能調(diào)用vs.庫函數(shù)在程序設(shè)計語言(如C語言)中，往往供給與各系統(tǒng)調(diào)用對應(yīng)的庫函數(shù)，應(yīng)用程序可通過對應(yīng)的庫函數(shù)來使用系統(tǒng)調(diào)用庫函數(shù)的目的是隱蔽訪管指令細(xì)節(jié)，使系統(tǒng)調(diào)用更象過程調(diào)用，但一般地說，庫函數(shù)屬于用戶程序而非系統(tǒng)程序操作系統(tǒng)為用戶供給系統(tǒng)調(diào)用也出于安全和效率考慮，使得用戶態(tài)程序不能自由地訪問內(nèi)核關(guān)鍵數(shù)據(jù)構(gòu)造或直接訪問硬件資源系統(tǒng)效勞調(diào)用懇求UNIX/Linux系統(tǒng)程序、庫函數(shù)、系統(tǒng)調(diào)用的

分層關(guān)系

操作系統(tǒng)(進(jìn)程管理、存儲管理、文件管理、設(shè)備管理等)標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)(打開、關(guān)閉、讀、寫、創(chuàng)建、撤銷等)

標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)程序(實用程序)(匯編、編譯、編輯、Shell等)

用戶用戶接口庫函數(shù)接口系統(tǒng)調(diào)用接口硬件(處理器、存儲器、磁盤、打印機、終端等)用戶態(tài)核心態(tài)Win32API和UNIX/Linux系統(tǒng)調(diào)用粗略對應(yīng)關(guān)系UNIX/LinuxWin32說明forkCreatProcess創(chuàng)建進(jìn)程

waitpidWaitForSingleObject等待進(jìn)程終止open/closeCreatFile/CloseHandle創(chuàng)建或打開/關(guān)閉文件read/writeReadFile/WriteFile讀/寫文件lseekSetFilePointer移動文件指針mkdir/rmdirCreat/RemoveDirectory建立/刪除目錄statGetFileAttributesEx獲得文件屬性系統(tǒng)調(diào)用與過程(函數(shù))調(diào)用的區(qū)分調(diào)用形式被調(diào)用代碼的位置供給方式調(diào)用的實現(xiàn)3.4Linux系統(tǒng)調(diào)用Linux系統(tǒng)調(diào)用由兩局部組成：核心函數(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)用功能的(內(nèi)核)代碼接口函數(shù)供給應(yīng)應(yīng)用程序的API，以庫函數(shù)形式存在Linux的lib.a中Linux系統(tǒng)調(diào)用ENTRY(sys-call-table).longsys_restart_syscall /*0-oldsetup,usedforrestarting*/.longsys_exit.longsys_fork.longsys_read.longsys_write.longsys_open/*5*/.longsys_close

．．．.longsys_rt_tgsigqueueinfo /*335*/ .longsys_perf_event_open .longsys_recvmmsg系統(tǒng)調(diào)用入口表:arch/x86/kernel/syscall_table_32.SLinux系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用函數(shù):kernel/sys.c#define

SYSCALL_DEFINE0(name)

asmlinkagelongsys_##name(void)

SYSCALL_DEFINE1(name,...)

SYSCALL_DEFINEx(1,__##name,__VA_ARGS__)

__SYSCALL_DEFINEx(x,name,...)

asmlinkagelongsys##name(_SC_DECL##x(__VA_ARGS__))

SYSCALL_DEFINE1(mycall,unsignedint,number)

{

returnnumber;

}asmlinkageintsys_mycall(intnumber){returnnumber;}Linux系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用號:arch/x86/include/asm/unistd_32.h/**Thisfilecontainsthesystemcallnumbers.*/