操作系统用户界面
第二章 操作系统用户界面
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
操作系统用户界面资料课件
显示元素
01
02
03
文本显示
包括各种提示信息、文本 框、标签、按钮等，用于 呈现操作系统中的各种信 息和功能。
图形显示
包括图标、图像、图形界 面等，用于呈现操作系统 中的各种对象和元素。
动画显示
包括各种动态效果和交互 动画，用于增强用户界面 的交互性和体验感。
输入元素
键盘输入
包括字母、数字、符号等 输入，以及快捷键的使用， 用于向操作系统输入数据 和命令。
智能用户界面阶段
总结词
随着人工智能技术的发展，操作系统开始向智能用户界面发展，能够更好地适应用户的需 求和习惯。
详细描述
在智能用户界面阶段，操作系统能够根据用户的行为和习惯进行智能推荐、自动完成等操 作，使用户能够更加高效地完成工作任务。
代表系统
Windows 10、Mac OS X等。
04
操作系统用户界面的基本组成
Windows 10操作系统用户界 面的评估和优化
评估方法
通过用户调查和专家评审， 发现用户对Windows 10操作 系统的任务栏、开始菜单、 通知中心等界面元素存在不 满，建议改进。
优化策略和实例
优化策略
对任务栏和开始菜单进行重新设计，整合常用应用程序和功 能，提供更直观的搜索和导航功能；改进通知中心的信息展 示方式和提醒方式，提高信息获取效率。
功能
操作系统具有进程管理、内存管 理、文件系统管理、用户界面等 功能，以确保计算机系统的稳定 性和安全性。
操作系统的类型
分时操作系统
允许多个用户同时访问计算机 系统，适用于交互式应用和多 任务处理。
网络操作系统
提供网络服务和安全管理的操 作系统，如Windows Server 和Linux等。
操作系统原理-用户界面
第3章 用户界面
教学内容 用户环境 用户界面概念 操作界面 系统调用
教学重点 操作界面 系统调用
教学难点
系统调用
Linux系统调用机制
3.1 用户环境
3.1 用户环境
用户环境 用户环境是指计算机用户工作的软件环境，包括命 令行环境，桌面环境，以及相关的用户使用手册。 用户环境的构造是指按照用户的要求和硬件特性， 安装和配置好操作系统，为用户提供必要的操作命 令或图形界面，并使其工作方式和交互方式合理高 效，方便用户使用计算机完成相应的工作。
教学重点
3.4.1 系统调用概念
3.4.1 系统调用概念
系统调用 系统调用（System Service Call，System Call)是操作 系统内核为应用程序提供的服务，是应用程序与操 作系统之间的接口。 系统调用一般涉及核心资源或硬件的操作，运行于 核态。 每个系统调用具有唯一的编号。 调用系统调用的过程会产生中断，这种中断是自愿 中断，即是软件中断，也是内部中断。
重定向和管道命令都属于特殊的操作命令。 操作系统定义了两个标准输入和输出设备。
各种程序以键盘作为标准输入设备，以显示器作为 标准输出设备，即任何命令的输入默认来自“键盘”， 任何命令的输出（含错误）默认送往“显示器”。
重定向 重定向即把命令默认的输入来源或输出方向修改为 其他设备（或其他文件，设备视同文件）。 重定向分为输入重定向和输出重定向两种，分别用 “<”及“>”表示。
3.3.6 Shell脚本程序
脚本程序的运行方式 （1）将脚本程序作为程序运行，在命令行直接输入 脚本文件名字
在脚本中为当前脚本指定特定的Shell，需要在脚本文件的 开头增加如下一行代码： #!/bin/bash
操作系统的用户界面与交互设计
操作系统的用户界面与交互设计随着计算机技术的快速发展，操作系统的用户界面与交互设计逐渐成为人们关注的焦点。
一个好的用户界面与交互设计能够提高用户的操作效率、降低学习难度，并且改善用户体验。
本文将讨论操作系统用户界面与交互设计的重要性，并介绍一些常见的设计原则和最佳实践。
一、用户界面的类型用户界面是用户与操作系统进行交互的桥梁，它主要分为命令行界面和图形用户界面两种类型。
1. 命令行界面命令行界面是最早出现的一种用户界面形式。
它通过输入命令来操作系统，可以对系统进行各种操作和配置。
命令行界面的特点是灵活性强，但对用户的操作能力有较高的要求，学习曲线较陡峭。
2. 图形用户界面随着计算机技术的进步，图形用户界面逐渐取代了命令行界面，成为了主流的用户界面形式。
它使用图形、图标、窗口等可视化元素，通过鼠标、键盘等输入设备与用户交互。
图形用户界面具有直观、易用性好等特点，降低了用户的学习成本和操作难度，广泛应用于各个操作系统中。
二、用户界面设计原则一个好的用户界面设计应该具备以下几个原则：1. 简洁明了用户界面设计应该简洁明了，避免过多的冗余信息和复杂的操作流程。
无论是命令行界面还是图形用户界面，都应该力求简洁，让用户能够快速、直观地完成操作。
2. 一致性用户界面设计应该保持一致性，统一的界面风格能够提高用户的操作效率和体验。
在图形用户界面中，使用相似的图标、按钮样式等能够让用户更容易理解和使用系统。
3. 反馈机制用户界面设计应该提供及时和准确的反馈机制，让用户明确地知道他们的操作结果和当前系统状态。
例如，在图形用户界面中，鼠标的指针变化、按钮的按下状态等都是反馈机制的体现。
4. 易学性好的用户界面设计应该具备良好的易学性，让用户能够迅速上手并熟练使用系统。
界面布局的合理设计、操作流程的简化等都是提高易学性的重要手段。
三、交互设计的重要性除了用户界面的设计外，交互设计也是一个不可忽视的方面。
交互设计主要关注用户与操作系统的交互过程，它应该关注以下几个方面：1. 流畅的操作好的交互设计应该能够提供流畅的操作体验，让用户的操作流程简单、直观并且高效。
计算机操作系统中的用户界面和命令行
计算机操作系统中的用户界面和命令行计算机操作系统是指控制和管理计算机硬件与软件资源的程序集合，它为用户提供了与计算机交互的界面。
用户界面是用户与计算机之间进行交互的媒介，可以分为图形用户界面（GUI）和命令行界面（CLI）两种形式。
本文将重点讨论计算机操作系统中的用户界面和命令行。
一、图形用户界面（Graphical User Interface，GUI）图形用户界面是使用图形元素和图标来展示和操作计算机程序和文件的界面。
它通常采用窗口、菜单、对话框、按钮等可视化元素，以及鼠标、键盘等输入设备来完成用户与计算机之间的交互。
1. 优点GUI具有以下几个主要优点：（1）易于使用：GUI使用直观的图形元素和图标，用户可以通过点击鼠标或触摸屏等方式进行操作，相对容易上手。
（2）可视化效果好：GUI界面使用图形元素、图标和颜色等，使得用户可以快速而直观地了解和操作程序和文件。
（3）交互性强：GUI界面支持鼠标、键盘等多种输入设备，用户可以通过交互动作与计算机进行实时的交流和反馈。
2. 缺点然而，GUI界面也存在一些缺点：（1）资源消耗：GUI界面对计算机的硬件资源要求较高，例如占用较多的内存和处理器资源，因此对于一些性能较低的设备或大型计算任务可能会造成压力。
（2）复杂性：相对于命令行界面，GUI界面通常具有更多的功能和选项，用户可能需要花费一些时间来熟悉和学习。
（3）可扩展性：由于GUI界面的复杂性，对于一些需要自定义或扩展的应用程序，可能需要进行更多的开发和调试工作。
二、命令行界面（Command Line Interface，CLI）命令行界面是通过输入命令来操作计算机程序和文件的界面。
它通常采用文本模式，用户需要输入特定的命令并按下回车键来执行相应的操作。
1. 优点命令行界面具有以下几个主要优点：（1）效率高：命令行界面通过简单的命令和快捷键来操作计算机，无需鼠标操作，可以提高操作效率。
（2）自动化脚本：命令行界面可以编写脚本来自动化执行一系列操作，例如批量处理文件、自动化测试等。
操作系统用户界面
操作命令在执行后需转换为相应的系统调用函数去 完成相应的任务。
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C库函数与系统调用关系
例：Linux下跟踪标准C库函数printf()的实现
步骤一：编写并编译代码 代码编写 ＃include <stdio.h>int main(void) { printf("hello world"); return 0; } 编译
/* 0 old "setup()" system /* 5 */
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系统调用与过程（函数）的区别
系统调用：一组用于实现各种系统功能的程序段。 子程序调用：具有特定功能的和逻辑完整性的程序段。
系统调用
子程序调用
系统调用的程序是操作系统的程序，其操作 是针对系统资源的，执行时处理机处于管态 或核态。
如何识别正在运转的程序是内核态程序？
• 程序运行时，处理器态就是程序运行的态。
20
• 复习
作业
21
第2章 操作系统用户界面
1
本章重点
• 用户界面类型 • 系统调用
2
2.1 简介
• 用户界面作用
使用户方便、有效地使用计算机软、硬件。
3
2.2 一般用户的输入输出界面
• 作业的定义与组织(见第4章) • 一般用户的输入输出方式(见第9章)
4
2.3 命令控制界面
• 复习
操作系统功能之一：提供良好的用户界面 用户界面类型
系统调用时会产生中断，并通过中断使CPU 的态由目态转换为管态。
子程序调用的程序是用户的程序，其操作不 涉及系统资源，执行时处理机处于目态。
子程序调用时不会产生中断，CPU的态也不 会改变，都是目态。
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
操作系统的用户界面设计和交互方式
操作系统的用户界面设计和交互方式操作系统的用户界面设计和交互方式对于用户体验和效率至关重要。
一个好的用户界面设计可以使用户更轻松地操作系统，提高工作效率，并且减少用户的学习成本。
本文将讨论操作系统的用户界面设计以及不同的交互方式。
一、命令行界面命令行界面是最早期的操作系统用户界面，通过键入和输入特定的命令来完成各种操作。
这种界面对于一些专业用户来说仍然是一个非常重要的工具，因为它可以提供更多的功能和灵活性。
然而，对于普通用户来说，命令行界面存在一些缺点，比如需要记住复杂的命令和参数，并且操作过程相对复杂。
二、图形用户界面图形用户界面（GUI）是目前主流的用户界面设计方式，它通过图形化的方式展示操作系统的各种功能和操作。
GUI可以提供直观且易于理解的用户界面，用户可以通过图标、菜单和按钮等元素来完成操作。
GUI的主要特点包括直观性、可视化和易于学习。
用户不需要记住复杂的命令，只需通过鼠标点击或者键盘操作来完成任务。
GUI的缺点是在某些情况下，效率可能会低于命令行界面，因为通过图形化的方式完成任务可能需要更多的鼠标点击和操作。
三、触摸界面随着移动设备的普及，触摸界面也成为了操作系统的一个重要交互方式。
触摸界面通过用户触摸设备屏幕来实现操作，可以提供更直接的交互体验。
用户可以通过手指滑动、捏合等手势来操作应用程序和系统功能。
触摸界面的优点是直观、便携和易于学习，尤其适合移动设备。
然而，触摸界面也存在一些挑战，比如操作的准确性和输入效率的问题。
四、语音交互随着语音识别技术的进步，语音交互成为了一种新的操作方式。
用户可以通过语音来与操作系统进行交互和控制。
语音交互可以提供一种更自然、便捷的操作方式，尤其适合在驾驶、运动等情况下无法使用手进行操作的场景。
然而，语音交互仍然存在一些技术和语音识别准确性的问题，需要进一步的改进。
总结起来，操作系统的用户界面设计和交互方式对于用户体验和效率至关重要。
不同的界面设计和交互方式适用于不同的用户和场景。
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2.3 命令控制界面
❖ 命令控制界面组织和控制作业运行 ❖ 脱机控制方式 ❖ 联机控制方式 ❖ 多窗口按钮式图形界面
2.4 Linux与Windows的命令控制界面
2.4.1Linux的命令控制界面
图2.5Redhat Linux 9.0的窗口界面示例
❖ Linux命令主要包括以下9类：
网络通信命令 这些命令可使用&,&&,||,()等组合成新命令 使用：直接在命令行输入
使用批处理 exam1.bat
@echo off mkdir test echo hello pause
图2.6相互调用批处理示例
图2.6相互调用批处理示例
2.5 系统调用
❖ 系统中为控制系统调用服务的机构称为陷阱 处理机构
系统维护及管理命令 文件操作机管理命令 进程管理命令 磁盘及设备管理命令 用户管理命令 文档操作命令 网络通信命令 程序开发命令 X Window管理命令
Windows的2.命4.令2 控W制in界d面o分w为s的：命命令令解控释制器界cm面d.exe和窗口
交互 Cmd命令包括：系统信息命令，系统操作命令，文件系统命令，
主要内容
❖ 简介 ❖ 一般用户的输入输出界面 ❖ 命令控制界面 ❖ Linux和Windows的命令控制界面 ❖ 系统调用 ❖ Linux和Windows的系统调用
2.1 简介
❖ 针对不同的用户，操作系统提供不同的用户界面 ٭普通用户：使用计算机应用服务的命令集合界 面 ٭管理员用户：负责计算机和操作系统的正常与 安全运行的命令集合界面 ٭编程人员 ：一组系统调用的集合
2.2 一般用户的输入输出界面
❖ 2.2.1 作业的定义
٭从软件工程角度回忆编程过程
٭作业指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。
٭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。
٭作业由程序、数据和作业说明书组成。
❖ 2.2.2 作业组织
作业说明书包括作业的基本描述、作业控制描 述和资源要求描述。
❖ 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
图2.3 直接耦合方方式
❖ SPOOLing系统的代表特征 ❖ SPOOLing系统的执行过程 ❖ SPOOLing系统的组成 ❖ SPOOLing系统的计算：同并发执
❖ 把由于系统调用引起处理机中断的指令称为 陷阱指令（访管指令）
❖ 为完成系统调用，为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
图2.7 系统调用的处理过程
2.6.1L2i.n6uLxi系nu统x调和用Windows的系统调用
2.6.2 Windows系统调用