操作系统用户界面
操作系统用户界面资料课件
显示元素
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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。
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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
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
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。
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• 复习
作业
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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)
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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。
操作系统五大功能模块其中直接面向用户的
操作系统五大功能模块之一：直接面向用户的——用户界面操作系统是计算机系统中的核心软件，负责管理和控制计算机的硬件和软件资源。
操作系统具有如下五大功能模块：进程管理、内存管理、文件系统管理、设备管理和用户界面。
本文将着重介绍其中之一——直接面向用户的功能模块：用户界面。
用户界面是操作系统中直接面向用户的窗口，它提供了用户与计算机系统交互的方式。
根据操作系统的发展历程，用户界面主要分为两种类型：命令行界面和图形用户界面。
1. 命令行界面命令行界面是早期计算机系统中常见的用户界面形式。
用户通过命令行输入操作指令，计算机根据指令执行相应的操作。
在命令行界面下，用户需要掌握一定的指令语法和命令功能，能够通过命令实现文件管理、进程控制、网络操作等操作。
命令行界面具备以下特点： - 效率高：熟练掌握命令语法的用户可以通过键盘输入快速完成操作，适合处理批量任务。
- 占用资源少：命令行界面不需要过多的图形资源支持，节约了计算机系统资源。
- 可编程性强：用户可以通过编写脚本文件，批量执行一系列命令，实现自动化操作。
在现代操作系统中，命令行界面仍然被广泛使用，尤其在服务器等无图形环境下，命令行界面是主要的管理工具。
2. 图形用户界面图形用户界面（Graphical User Interface，简称GUI）是现代操作系统中常见的用户界面形式。
图形用户界面通过图形窗口、菜单、按钮等图形元素来显示和操作，使用户能够通过鼠标和键盘进行交互。
图形用户界面具备以下特点：- 直观易用：图形用户界面的操作方式更加直观，用户可以通过鼠标点击、拖拽等方式完成任务，无需记忆复杂的指令。
- 可视化展示：图形用户界面通过图形化展示信息，用户可以通过图标、图片等方式更直观地了解计算机系统的状态和操作效果。
- 多任务处理：图形用户界面支持多窗口同时显示，用户可以同时处理多个任务。
图形用户界面的普及使得计算机操作更加简单便捷，为提高用户体验做出了巨大贡献。
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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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。
作业由不同的顺序相连的作业步组成。 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。一般来说，每一个作业步产生下一个作业步的 输入文件。
作业说明书的主要内容如图2.2 所示。 一般来说，作业说明书方式主要用在批处理系统中，且 各计算机厂家都对自己的系统定义有各自的作业说明书的格式 和内容。 另外，在微机系统和工作站系统中，人们常用批处理文 件或 shell程序方式编写作业说明书。
2.2 一般用户的输入输出界面
图2.2 作业说明 书的主要 内容
2.2 一般用户的输入输出界面
从系统的角度看，作业则是一个比程序更广的概念。它 由程序、数据和作业说明书组成。系统通过作业说明书控制 文件形式的程序和数据，使之执行和操作。而且，在批处理 系统中，作业是抢占内存的基本单位。也就是说，批处理系 统以作业为单位把程序和数据调入内存以便执行。
需要说明的是，作业的概念一般用于早期批处理系统和 现在的大型机、巨型机系统中，对于广为流行的微机和工作 站系统，人们一般不太使用作业的概念。
首先讨论操作系统的命令控制接口及与其相关的作业控制 和管理概念，然后介绍系统调用与编程接口，最后介绍操作系 统用户界面示例。
2.1 简介
用户界面是操作系统的重要组成部分。用户界面负责用 户和操作系统之间的交互。即用户通过用户界面向计算机系 统提交服务需求，计算机通过用户界面向用户提供用户所需 要的服务。
一般编制一个应用程序大致要经过图2.1中所描述的几步。 即由概念或构思出发经过功能设计、结构设计以及详细设计 过程之后，再编制程序和进行编辑输入、编译链接和反复调 试之后再形成执行代码，并被执行，然后输出执行结果和建 立相应的文档等。
2.2 一般用户的输入输出界面
图 2.1 一般编程过程
2.2 一般用户的输入输出界面
用户的分类及用户界面： 普通用户和管理员---命令控制界面 开发人员-----系统调用
2.2 一般用户的输入输出界面
2.2.1 作业的定义
作业是操作系统中一个常见的概念。关于什么是作业， 有两个方面的解释。 一个是从用户角度看作业，另一个是从 系统的角度来看作业。从用户的角度，可以从逻辑上抽象地 (并非精确地)描述作业的定义，而从系统的角度，则可以定 义出作业的组织形式。
2.2 一般用户的输入输出界面
作业说明书主要包含三方面内容，即作业的基本描述、作 业控制描述和资源要求描述。作业基本描述包括用户名、作业 名、使用的编程语言名、允许的最大处理时间等。而作业控制 描述则大致包括作业在执行过程中的控制方式。资源要求描述 包括要求内存大小、外设种类和台数、处理机优先级、所需处 理时间、所需库函数或实用程序等。
一个作业的建立过程包括两个子过程，一个是作业的输 入，另一个是作业控制块的建立。
2.2 一般用户的输入输出界面
作业的输入指将作业的程序、数据和作业说明书从输入设 备(例如键盘)输入到外存，并形成有关初始信息。必须有外部 启动信号，通知系统调用相应的输入管理程序来负责控制和完 成作业的输入工作。
有关作业输入管理程序的详细部分，将在设备管理和文件 系统中讨论。
2.2 一般用户的输入输出界面
作业的建立 建立一个作业必须把该作业所包含的全部程序和数据输
入到计算机的外部辅助存储设备上(简称为外存或辅存)，而 且,还要由作业注册程序在系统中为该作业申请建立起一个相 应的作业控制块。
作业控制块和作业之间具有一一对应关系。当一个作业 的全部程序和数据输入到外存且在系统中建立了相应的作业 控制块之后，就说一个作业已经建立起来了。
第 2 章 操作系统用户界面
2.1 简介 2.2 一般用户的输入输出界面 2.3 命令控制界面 2.4 Linux 与 Windows 的命令控制界面 2.5 系统调用 2.6 Linux 和 Windows 的系统调用 本章小结 习题
第 2 章 操作系统用户界面
的编程接口和命令控制接口。
这里需要指出的是，作业输入管理程序决定了作业的输入 方式。再者，与作业输入过程的启动相似，作业输入过程的结 束也必须由用户给出信号，使得相应设备发出中断信号后结束 输入过程。
下面讨论作业的输入方式。
2.2 一般用户的输入输出界面
2.2.3 作业输入方式 作业输入方式可分为5种，即联机输入方式、脱机输入方
式、直接耦合方式、SPOOLING(Simultaneous Peripheral Operations On-Line)系统和网络输入方式。 1. 联机输入方式
大多用在交互式系统中, 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相连接。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。如果使用多台外围设备同时联机输入 的话，则又成为下面将要介绍的SPOOLING系统。
2.2 一般用户的输入输出界面
2. 脱机输入方式
又称为预输入方式。脱机输入方式利用低档个人计算机作 为外围处理机进行输入处理。在低档个人机上，用户通过联机 方式把作业首先输入到后援存储器，例如磁盘或磁带上；然后， 用户把装有输入数据的后援存储器拿到主机的高速外围设备上 和主机连接，从而在较短的时间内完成作业的输入工作。
2.2 一般用户的输入输出界面
2.2.2 作业组织
如上所述，作业由三部分组成，即程序、数据和作业说 明书。一个作业可以包含多个程序和多个数据集，但必须至 少包含一个程序。否则将不成为作业。
作业中包含的程序和数据完成用户所要求的业务处理工 作。作业说明书则体现用户的控制意图。由作业说明书在系 统中生成一个称为作业控制块(job control block，JCB)的 表格。该表格登记该作业所要求的资源情况、预计执行时间 和执行优先级等。从而，操作系统通过该表了解到作业要求， 并分配资源和控制作业中程序和数据的编译、链接、装入和 执行等。