OS-02操作系统用户界面
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《操作系统介绍》PPT课件-2024鲜版
16
04
现代操作系统特性分析
2024/3/27
17
多用户多任务处理能力
多用户支持
现代操作系统允许多个用户同时 使用同一台计算机，每个用户都 有自己的工作空间和资源，互不
干扰。
多任务处理
操作系统可以同时管理多个任务， 通过时间片轮转或优先级调度算 法，实现多个任务的并发执行。
进程与线程管理
操作系统通过进程和线程的概念 来管理任务，进程是程序的执行 实例，线程是进程内的执行单元， 操作系统负责创建、调度和终止
适用于多种品牌和型号的手机和平板电脑。
2024/3/27
27
移动端Android和iOS操作系统比较
稳定的系统性能
经过苹果公司严格测试和优化，提供流畅的 系统运行体验。
与Apple生态紧密集成
与iPhone、iPad、Mac等设备无缝集成， 实现数据同步和共享。
统一的界面设计
采用统一的界面风格和操作方式，易于学习 和使用。
功能
提供计算机硬件与软件之间的接口；管 理计算机系统的资源；提供用户与计算 机之间的交互界面。
2024/3/27
4
发展历程
第一代（1940s-1950s）
真空管和穿孔卡片，无操作系统概念。
第二代（1950s-1960s）
晶体管和批处理系统，如IBM的OS/360。
第三代（1960s-1980s）
集成电路和多道程序系统，如UNIX和 Windows。
进程同步与通信
协调多个进程之间的执行顺序和 资源共享，避免竞态条件和死锁
等问题。
9
内存管理
内存空间分配
为进程分配内存空间，包括连续分配和离散 分配两种方式。
内存映射
04
现代操作系统特性分析
2024/3/27
17
多用户多任务处理能力
多用户支持
现代操作系统允许多个用户同时 使用同一台计算机，每个用户都 有自己的工作空间和资源，互不
干扰。
多任务处理
操作系统可以同时管理多个任务， 通过时间片轮转或优先级调度算 法，实现多个任务的并发执行。
进程与线程管理
操作系统通过进程和线程的概念 来管理任务，进程是程序的执行 实例，线程是进程内的执行单元， 操作系统负责创建、调度和终止
适用于多种品牌和型号的手机和平板电脑。
2024/3/27
27
移动端Android和iOS操作系统比较
稳定的系统性能
经过苹果公司严格测试和优化，提供流畅的 系统运行体验。
与Apple生态紧密集成
与iPhone、iPad、Mac等设备无缝集成， 实现数据同步和共享。
统一的界面设计
采用统一的界面风格和操作方式，易于学习 和使用。
功能
提供计算机硬件与软件之间的接口；管 理计算机系统的资源；提供用户与计算 机之间的交互界面。
2024/3/27
4
发展历程
第一代（1940s-1950s）
真空管和穿孔卡片，无操作系统概念。
第二代（1950s-1960s）
晶体管和批处理系统，如IBM的OS/360。
第三代（1960s-1980s）
集成电路和多道程序系统，如UNIX和 Windows。
进程同步与通信
协调多个进程之间的执行顺序和 资源共享，避免竞态条件和死锁
等问题。
9
内存管理
内存空间分配
为进程分配内存空间，包括连续分配和离散 分配两种方式。
内存映射
计算机操作系统(第三版)os
文件的存储与检索
存储
文件系统负责将数据以文件的形式存储 在磁盘或其他存储介质上，每个文件包 含了一组数据记录。
VS
检索
文件系统提供了检索文件的功能，用户可 以通过文件名、关键字或其他属性来查找 和访问文件，检索操作通常涉及读取磁盘 上的数据块并将其加载到内存中。
文件的共享与保护
共享
在多用户或多任务环境中，文件系统需要支持多个用户同时访问和修改同一个文件，这需要采取相应的机制来控 制对文件的并发访问，以避免数据冲突和损坏。
定期整理物理内存，将分散的空闲块 合并，提高内存利用率。
覆盖技术
将程序的不同部分分别装入内存的不 同区域，以便在物理内存有限的情况 下，尽可能地满足程序的需求。
内存的虚拟化
虚拟内存
通过技术手段将物理内存虚拟化为逻辑内存，使得每个 程序都拥有连续可用的地址空间。
页面置换算法
当物理内存不足时，选择哪些页面置换出物理内存的算 法。
图形用户界面提供了直观、易用的操作方 式，降低了用户的学习成本，提高了操作 效率。
优点
缺点
图形用户界面适合于广大普通用户，无需 具备专业知识即可轻松上手。
图形用户界面可能会占用较多的系统资源 ，导致系统性能下降。
THANKS
感谢观看
06
用户界面
用户界面的定义与功能
定义
用户界面是操作系统提供给用户与计算机交互的接口，它允许用户向计算机输入指令和 数据，同时显示计算机运行结果。
功能
用户界面应具备直观、易用、高效的特点，提供友好的操作体验，方便用户快速、准确 地完成操作任务。
命令行界面
定义
命令行界面是一种基于文本的用户界面， 用户通过键盘输入命令来与计算机交互。
第二章 操作系统用户界面
作业说明书包含：作业的基本描述、作业控 制描述和资源要求描述。体现用户的控制意 图。
图2.2 作业说明书的主要内容
2.2.3 一般用户的输入输出方式
联机输入输出方式
脱机输入输出方式 直接耦合方式
SPOOLING系统
网络联机方式
联机输入输出方式
用户和系统通过交互会话来输入作业。
外围设备直接和主机连接。由主机直接控制输入输 出；I/O与作业处理不能并行。降低了CPU效率 一台主机可以连接一台或多台外围设备。在单台设 备和主机相连接进行作业输入输出时，由于外围设 备的输入输出速度远远低于CPU处理速度，有可能 造成CPU资源的浪费。
联机作业控制的命令种类
环境设置 执行权限管理 系统管理 文件管理 编辑、编译、链接装配、执行命令 通信 资源要求
2.3 命令控制界面
现代操作系统，大都提供联机控制方式和批 处理方式。 批处理方式：指传统的作业控制语言编写的 作业说明书方式，也指那些把不同的交互命 令按一定格式组合后的命令文件方式。
陷阱处理机构、陷阱指令
必须为实现各种系统调用功能的子程序编造 入口地址表，每个入口地址都与相应的系统 子程序名对应。
由陷阱处理程序把陷阱指令中所包含的功能 号与该入口地址表中的有关项对应起来，从 而由系统调用功能号驱动有关系统子程序执 行。
陷阱处理机构、陷阱指令
在进入系统调用处理之前，陷阱处理机构要 保存处理机现场。在系统调用处理结束之后， 陷阱处理机构还要恢复处理机现场。
2.6 Linux与Windows的系统调用
2.6.1 Linux的系统调用
图2.2 作业说明书的主要内容
2.2.3 一般用户的输入输出方式
联机输入输出方式
脱机输入输出方式 直接耦合方式
SPOOLING系统
网络联机方式
联机输入输出方式
用户和系统通过交互会话来输入作业。
外围设备直接和主机连接。由主机直接控制输入输 出；I/O与作业处理不能并行。降低了CPU效率 一台主机可以连接一台或多台外围设备。在单台设 备和主机相连接进行作业输入输出时，由于外围设 备的输入输出速度远远低于CPU处理速度，有可能 造成CPU资源的浪费。
联机作业控制的命令种类
环境设置 执行权限管理 系统管理 文件管理 编辑、编译、链接装配、执行命令 通信 资源要求
2.3 命令控制界面
现代操作系统，大都提供联机控制方式和批 处理方式。 批处理方式：指传统的作业控制语言编写的 作业说明书方式，也指那些把不同的交互命 令按一定格式组合后的命令文件方式。
陷阱处理机构、陷阱指令
必须为实现各种系统调用功能的子程序编造 入口地址表，每个入口地址都与相应的系统 子程序名对应。
由陷阱处理程序把陷阱指令中所包含的功能 号与该入口地址表中的有关项对应起来，从 而由系统调用功能号驱动有关系统子程序执 行。
陷阱处理机构、陷阱指令
在进入系统调用处理之前，陷阱处理机构要 保存处理机现场。在系统调用处理结束之后， 陷阱处理机构还要恢复处理机现场。
2.6 Linux与Windows的系统调用
2.6.1 Linux的系统调用
OS_02_environment
字处理软件游戏软件等osp硬件结构osp单一总线的存储程序电子计算机edvac电子离散变量自动计算机1945年johnvonneumann采用冯?诺伊曼体系结构中央处理单元算术逻辑运算单元控制单元地址总线数据总线主存单元设备冯诺依曼体系结构ospo设备与存储器之间的数据传送都要经过运算器采用存储程序的思想在程序控制下机器的操作按顺序执行指令指令计数器指明要执行的指令在存储器中的地址分支则由程序中的转移指令实现存储器是一个顺序线形编址的一维空间每个存储单元的二进制的位数是固定的地址是唯一定义的指令的形式为低级的机器语言二进制语言驱动机器进行操作
os的基本原理
os的基本原理
操作系统的基本原理包括以下几个方面：
1. 进程管理：操作系统通过分配和调度进程资源，使得多个进程可以在单个处理器上并发执行。
它管理进程的创建、运行、切换以及终止，还负责保护不同进程之间的资源隔离。
2. 内存管理：操作系统负责管理系统的内存资源，控制进程的内存分配和释放。
它通过虚拟内存技术提供了一个抽象的内存空间，使得每个进程都可以拥有独立的地址空间，且不影响其他进程。
3. 文件系统：操作系统提供了文件系统来管理磁盘上的文件和目录。
它负责文件的创建、读写、删除以及权限控制等操作，同时还提供了文件缓存和磁盘调度等功能来优化文件的访问性能。
4. 设备驱动：操作系统通过设备驱动程序提供了对硬件设备的访问接口，使得应用程序可以方便地使用各种设备。
它负责设备的初始化、数据传输以及中断处理等操作，以确保设备的可靠运行。
5. 网络管理：操作系统支持网络通信，提供了网络协议栈和网络接口，使得应用程序可以通过网络进行数据传输。
它负责网络连接的建立、数据的封装和解封装，还提供了网络安全和其他网络服务。
6. 用户界面：操作系统通过图形界面或命令行界面提供给用户与计算机交互的方式。
它接收用户的输入指令，并将结果显示给用户。
同时，操作系统还提供了各种系统管理工具和应用程序，满足用户的不同需求。
以上是操作系统的基本原理，不同的操作系统可能在细节上有所区别，但总体来说，操作系统的目标是提供一个高效、可靠和安全的计算环境，使得各种应用程序能够顺利运行。
计算机操作系统(修订版)
Mac OS操作系统
特点
Mac OS操作系统是苹 果公司开发的桌面操作 系统，具有简洁、易用 的界面和强大的多媒体 处理能力。
应用领域
主要用于苹果电脑和个 人电脑市场，提供办公、 设计、开发等多种功能。
版本历史
Mac OS经历了多个版 本的迭代，包括Mac OS X和Mac OS Big Sur等。
03
云计算操作系统还具有强大的安全控制功能，能够保证用户数据的安全性和隐 私性，为用户提供更加可靠和稳定的服务。
大数据操作系统
大数据操作系统是一种专门针对大数据处理和分析的操作系统，它能够提供高效的大数据存储、处理 和分析功能。随着大数据技术的不断发展，大数据操作系统也将会得到更广泛的应用。
大数据操作系统具有强大的数据处理能力，能够快速地处理和分析大规模数据，提高了数据处理效率。 同时，它还具有灵活的数据分析功能，能够支持各种复杂的数据分析任务。
计算机操作系统(修订版)
• 操作系统概述 • 操作系统的核心组件 • 操作系统的类型 • 操作系统的结构 • 操作系统的实例 • 操作系统的未来发展
01
操作系统概述
定义与功能
提供人机交互界面
操作系统为用户提供友好的界 面，使用户能够与计算机进行 交互。
控制程序执行
操作系统负责调度和执行程序， 确保程序的正确运行。
大数据操作系统还具有高度的可扩展性和可靠性，能够根据用户的需求进行动态的资源调整和配置，从 而提高了系统的运行效率和稳定性。
人工智能操作系统
人工智能操作系统具有强大的智能处理能力，能够自 动地学习和优化系统的运行效率，同时还能够根据用 户的需求进行智能化的应用部署和资源配置。
人工智能操作系统是一种基于人工智能技术的操作系 统，它能够提供人工智能应用所需的各种功能，如机 器学习、自然语言处理等。随着人工智能技术的不断 发展，人工智能操作系统也将会得到更广泛的应用。
操作系统的用户接口课件
窗口系统
窗口系统的概念
窗口系统是GUI的重要组成部分，它通过窗口来组织和简 化用户操作。每个窗口都有自己的标题、边框和可以自由 拖动的控制按钮。
窗口系统的功能
窗口系统提供了一系列的窗口操作，如打开、关闭、最小 化、最大化、还原等。用户可以通过鼠标点击或键盘快捷 键来进行这些操作。
常见的窗口系统
Windows、Mac OS和Linux等操作系统都提供了各自的 窗口系统。不同的窗口系统具有不同的特点和风格，但它 们的核心功能基本一致。
缺点
相对于图形用户界面，命令行接口可能不够直观和易于使用。此外，由于命令 行需要用户手动输入命令，因此可能会存在输入错误的风险。
03
图形用户接口
GUI基础
图形用户界面的定义
图形用户界面（GUI）是一种基于图形的方式，使用户能够直观地与计算机进行交互。它 通过图形元素，如窗口、图标、菜单等，使用户可以轻松地操作计算机。
遥控器接口
通过遥控器实现对设备的 控制，如按键输入等操作 。
输入设备的选择
根据应用场景选择合适的 输入设备，提高用户体验 。
多媒体用户接口的优缺点
优点
多媒体用户接口可以提供丰富的交互 方式，使用户更加便捷地获取信息和 使用设备功能。
缺点
多媒体用户接口需要处理大量的数据 和复杂的交互逻辑，对设备性能要求 较高，同时也需要考虑用户的使用习 惯和界面设计等因素。
输出结果。
命令行基本规则
在命令行中，用户需要按照特定 的语法和规则输入命令。这些规 则包括命令的格式、命令的参数
和选项的格式等。
命令行操作与控制
01
命令行操作
在命令行中，用户可以执行各种操作，例如创建文件、删除文件、复制
第2章 操作系统用户界面
2.4 Linux 和Windows的命令控制界 面2.4.2 Windows的命令控制界面
使用方式： （1）直接在命令行输入命令，如 systeminfo&mem 显示当前系统的属性、配置等，然后显示当前内存 使用情况。 新建exam1.bat （2）使用批处理
@echo off mkdir test echo hello pause
低档PC机
主机
公用存储器 低档PC机 直接耦合方式
2.2 一般用户的输入输出界面 2.2.3 一般用户的输入输出方式
4.SPOOLING系统 又可译为外围设备同时联机操作。 在SPOOLING系统中，多台外围设备通过通道或 DMA器件和主机与外存连接起来。 作业的输入输出过程由主机中的OS控制。OS中 的输入程序包含两个独立过程： 从外部设备把信息读入缓冲区； 写过程，负责把缓冲区的信息送到外存输入井中。 外围设备——各种终端、其他输入设备，如读卡 机等。
# vi file.c # gcc -o file file.c #vi infile (输入需复制的内存) # ./file
#ls
2.6 Linux 和Windows的系统调用 2.6.2Windows的系统调用
系统调用被进一步编写成不同的库函数后放入动 态链接库DLL中。 这些库函数构成了Windows操作系统提供给程序 员的编程界面。这个编程界面被称为应用编程接 口API。 常用的API函数调用分为5类： 窗口管理类 图形设备接口（GDI）类 系统服务类 国际特性类 网络服务类
2.4 Linux 和Windows的命令控制界面 2.4.1 Linux的命令控制界面
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操作系统接口
系统调用，使用户程序从用户态转入核心态运行。 系统调用，使用户程序从用户态转入核心态运行。 系统调用是以“异常”的方式实现的， 系统调用是以“异常”的方式实现的，即陷入 采用系统调用的优点： 采用系统调用的优点： 提供用户调用OS 提供用户调用OS模块的手段 OS模块的手段 隐藏了OS 隐藏了OS的内部结构和硬件细节 OS的内部结构和硬件细节 保证了内核的完整性和安全性 提高了资源利用率
(1960s)
§2.3 主流操作系统 Personal Computers
MSMS-DOS
(1981)
Unix
(1970)
Windows NT
(1988)
Windows 3.0
(199995)
(1991)
Windows 9x
(1995 (1995) (2000) 2000)
windows3.1 windows3.2 1995年 1995年，windows 95 1998年 1998年，windows 98 2000年 2000年 windows me windows NT 3.5 windows NT 3.51 windows NT 4.0 windows 2000
windows xp windows 2003
作业的定义
一般用户的输入输出方式
联机输入方式 脱机输入方式 直接耦合方式（原理图： 直接耦合方式（原理图：p25图2.3） 图 ） SPOOLING系统（原理图：p25图2.4） 系统（原理图： 系统 图 ） 网络联机方式
操作系统接口
操作系统是用户与计算机之间的接口， 操作系统是用户与计算机之间的接口，分为
end
作业一级的接口，即命令接口； 作业一级的接口，即命令接口； 程序一级的接口， 程序一级的接口，即系统调用
交互式界面 系统调用 (程序界面) 程序界面)
操作系统
操作系统接口
操作系统接口
命令接口：也称命令模式。 命令接口：也称命令模式。允许用户在终端上使用
键盘命令、鼠标单 双击图标 双击图标、 键盘命令、鼠标单/双击图标、语音输入等直接交互 Dos命令，linux的shell命令 Dos命令，linux的shell命令 命令 菜单驱动方式（菜单命令） 菜单驱动方式（菜单命令） 图符驱动方式（单击或双击图标） 图符驱动方式（单击或双击图标） 请阅读28-31页的linux和windows的命令控制界面举 请阅读28-31页的linux和windows的命令控制界面举 28 页的linux 例
Windows Web Server 2008 RC0 Web Windows Server 2008 RC0 Enterprise Windows Server 2008 RC0 Standard Edition Windows Server 2008 RC0 Datacenter Windows Server 2008 RC0 for Itanium-based Systems
Windows 2000 professional Windows 2000 server Windows 2000 advance server Windows 2000 datacenter server Windows Server 2003 Web版 版 Windows Server 2003 Standard Edition 标准版 Windows Server 2003 Enterprise Edition 企业版 Windows 2003 Datacenter Edition 数据中心版 32位， 位 64位 位 windows 2003 升级情况 升级情况SP1，SP2，R2 ， ，
操作系统原理
金 海 溶
blue1879@（ blue1879@（MSN） 办公室： JK329
第2章 操作系统用户界面
作业的概念 一般用户的输入输出方式 操作系统接口(命令接口，系统调用） 操作系统接口 命令接口，系统调用） 命令接口
作业的定义
作业(job task)： 作业(job 或task)：
win7 starter 初级版 win7 home basic 家庭基础版 win7 home premium 家庭高级版 win7 professional专业版 专业版 win7 enterprise 企业版 win7 uitimate 旗舰版 windows 7升级情况 SP1 升级情况 Windows Server 2008 R2
Windows 2000
Windows Me
(2000) 2000)
Windows XP
(2001)
WINDOWS系统 WINDOWS系统 1985年 1985年，windows1.0 1987年 1987年，windows2.0 1990年 1990年，windows3.0
1
windows for workgroup 3.11
Windows Vista Starter （入门版） 入门版） Windows Vista Home Basic （家庭基础版） 家庭基础版） Windows Vista Home Premium （家庭高级版） 家庭高级版） Windows Vista Business （中小企业商用版） 中小企业商用版） Windows Vista Enterprise （大企业商用版） 大企业商用版） Windows Vista Ultimate （旗舰版） 旗舰版） vista版本还分 位和 位 版本还分32位和 版本还分 位和64位
操作系统接口
程序接口：即系统调用。 程序接口：即系统调用。为用户提供在编程时使用 的操作系统功能模块 。 操作系统的两种运行状态
核心态（管态） 操作系统程序执行的状态。 核心态（管态）：操作系统程序执行的状态。允许程序执 行所有的指令（包括特权指令），访问所有的寄存器和存 行所有的指令（包括特权指令），访问所有的寄存器和存 ）， 储区域 用户态（目态） 用户程序执行的状态。 用户态（目态）：用户程序执行的状态。无权执行特权指 令，只能访问有限的寄存器和存储区域
操作系统接口
特权指令：内存分配，I/O传输 文件管理，CPU调度等 特权指令：内存分配，I/O传输，文件管理，CPU调度等， 传输， 调度等， 凡是涉及资源有关的操作，都属于特权指令 凡是涉及资源有关的操作， 为了提高资源利用率，由操作系统统一完成有关设备， 为了提高资源利用率，由操作系统统一完成有关设备， I/O系统，文件系统，cpu等资源的分配工作 I/O系统，文件系统，cpu等资源的分配工作，即由一组特 等资源的分配工作， 系统 权指令完成。 权指令完成。 操作系统的外层软件或用户程序， 操作系统的外层软件或用户程序，只要涉及与资源有关的 操作（即执行某些特权指令），必须以某种方式提出服务 操作（即执行某些特权指令），必须以某种方式提出服务 ）， 请求，并由操作系统代为完成——“系统调用”就是一种 请求，并由操作系统代为完成——“系统调用” 手段( 手段( p33 图2.7)
操作系统接口
API函数 API函数: 函数: 系统调用的实现一般与机器特性有关， 系统调用的实现一般与机器特性有关，且总是用汇 编语言实现，所以， 编语言实现，所以，在用高级语言编写程序时若使 用系统调用则必须额外提供一个调用汇编程序的接 口程序， 口程序，即API (Application Programming Interface) 函数
在一次应用业务处理过程中, 从输入开始到输出结束, 在一次应用业务处理过程中, 从输入开始到输出结束,用 户要求计算机所做的有关该次业务处理的全部工作称为一 个作业
作业的组成: 程序， 作业的组成: 程序，数据和作业说明书 作业控制块JCB：记录作业的相关信息，如资源， 作业控制块JCB：记录作业的相关信息，如资源， 预计执行时间， 预计执行时间，优先级等
操作系统接口
系统调用的分类: 系统调用的分类:
设备管理 文件管理 进程控制 进程通信 存储管理 线程管理
请阅读33-36页的linux和windows的系统调用举例 请阅读33-36页的linux和windows的系统调用举例 33 页的linux
Multics and others (first TSS)
Windows XP Starter Edition Windows XP home edition 32位 64位 位 位 Windows XP professional Windows XP Media Center Edition Windows XP Tablet PC Edition Windows XP Embedded（嵌入式） （嵌入式） Windows XP的升级情况：SP1，SP2，SP3 ， 的升级情况： 的升级情况 ， ， 版本还分为： 位和 位 版本还分为： 32位和 64位