操作系统接口

第七章操作系统接口本章主要讲述操作系统向用户提供的各种接口，具体包括命令接口、系统功能调用、图形用户接口等内容。7.1联机用户接口7.1.1联机用户接口1.命令行方式简单命令的一般形式为：commandarg1arg2…argn2.批命令方式7.1.2联机命令的类型为了能向用户提供多方面的服务，通常，OS都向用户提供了几十条甚至上百条的联机命令。根据这些命令所完成功能的不同，可把它们分成以下几类：①系统访问类；②磁盘操作类；③文件操作类；④目录操作类；⑤通信类；⑥其他命令。1.系统访问类在单用户微型机中，一般没有设置系统访问命令；然而在多用户系统中，为了保证系统的安全性，都毫无例外地设置了系统访问命令，即注册命令Login。用户在每次开始使用某终端时，都须使用该命令，使系统能识别该用户。凡要在多用户系统的终端上上机的用户，都必须先在系统管理员处获得一合法的注册名和口令。以后，每当用户在接通其所用终端的电源后，便由系统直接调用并在屏幕上显示出以下的注册命令：Login:/提示用户键入自己的注册名当用户键入正确的注册名，并按下回车键后，屏幕上又会出现：Password:/提示用户键入自己的口令2.键盘操作命令(1)磁盘格式化命令Format。它被用于对指定驱动器上的软盘进行格式化。每张新盘在使用前都必须先格式化。其目的是使其记录格式能为操作系统所接受，可见，不同操作系统将磁盘初始化后的格式各异。此外，在格式化过程中，还将对有缺陷的磁道和扇区加保留记号，以防止将它分配给数据文件。(2)复制整个软盘命令Diskcopy。该命令用于复制整个磁盘，另外它还有附加的格式化功能。如果目标盘片是尚未格式化的，则该命令在执行时，首先将未格式化的软盘格式化，然后再进行复制。(3)软盘比较命令Diskcomp。该命令用于将源盘与目标盘的各磁道及各扇区中的数据逐一进行比较。(4)备份命令Backup。该命令用于把硬盘上的文件复制到软盘上；而RESTORE命令则完成相反的操作。3.文件操作命令(1)显示文件命令type。用于将指定文件显示在屏幕上。(2)拷贝文件命令copy。用于实现文件的拷贝。(3)文件比较命令comp。该命令用于对两个指定文件进行比较。两文件可以在同一个或不同的驱动器上。(4)重新命名命令Rename。该命令用于将以第一参数命名的文件，改成用第二参数给定的名字。(5)删除文件命令erase。该命令用于删除一个或一组文件，当参数路径名为*.BAK时，表示删除指定目录下的所有其扩展名为.Bak的文件。4.目录操作命令(1)建立子目录命令mkdir。用于建立指定名字的新目录。(2)显示目录命令dir。显示指定磁盘中的目录项。(3)删除子目录命令rmdir。该命令用于删除指定的子目录文件，但不能删除普通文件，而且，一次只能删除一个空目录(其中仅含“.”和“..”两个文件)，不能删除根及当前(4)显示目录结构命令tree。该命令用于显示指定盘上的所有目录路径及其层次关系。(5)改变当前目录命令chdir。该命令用于将当前目录改变为由路径名参数给定的目录。用“..”作参数时，表示应返回到上一级目录下。5.其它命令(1)输入输出重定向命令。在有的OS中定义了两个标准I/O设备。通常，命令的输入取自标准输入设备，即键盘；而命令的输出通常是送往标准输出设备，即显示终端。如果在命令中设置输出重定向“＞”符，其后接文件名或设备名，表示将命令的输出改向，送到指定文件或设备上。类似地，若在命令中设置输入重定向“＜”符，则不再是从键盘而是从重定向符左边参数所指定的文件或设备上，取得输入信息。(2)管道连接。这是指把第一条命令的输出信息作为第二条命令的输入信息；类似地，又可把第二条命令的输出信息作为第三条命令的输入信息。这样，由两个(含两条)以上的命令可形成一条管道。在MS-DOS和UNIX中，都用“|”作为管道符号。其一般格式为：Command1|Command2|…|Commandn;(3)过滤命令。在UNIX及MS-DOS中，都有过滤命令，用于读取指定文件或标准输入，从中找出由参数指定的模式，然后把所有包含该模式的行都打印出来。例如，MS-DOS中用命令find/N“erase”(路径名)可对由路径名指定的输入文件逐行检索，把含有字符串“erase”的行输出。其中，/N是选择开关，表示输出含有指定字串的行；如果不用N而用C，则表示只输出含有指定字串的行数；若用V，则表示输出不含指定字串的行。(4)批命令。为了能连续地使用多条键盘命令，或多次反复地执行指定的若干条命令，而又免去每次重敲这些命令的麻烦，可以提供一特定文件。在MS-DOS中提供了一种特殊文件，其后缀名用“.BAT”；在UNIX系统中称为命令文件。它们都是利用一些键盘命令构成一个程序，一次建立供多次使用。在MS-DOS中用batch命令去执行由指定或默认驱动器的工作目录上指定文件中所包含的一些命令。7.1.3键盘终端处理程序为了实现人机交互，还须在微机或终端上配置相应的键盘终端处理程序，它应具有下述几方面的功能：(1)接收用户从终端上打入的字符。(2)字符缓冲，用于暂存所接收的字符。(3)回送显示。(4)屏幕编辑。(5)特殊字符处理。1.字符接收功能为了实现人机交互，键盘终端处理程序必须能够接收从终端输入的字符，并将之传送给用户程序。有两种方式来实现字符接收功能：(1)面向字符方式。驱动程序只接收从终端打入的字符，并且不加修改地将它传送给用户程序。这通常是一串未加工的ASCII码。(2)面向行方式。终端处理程序将所接收的字符暂存在行缓冲中，并可对行内字符进行编辑。仅在收到行结束符后，才将一行正确的信息送命令解释程序。在有的计算机中，从键盘硬件送出的是键的编码(简称键码)，而不是ASCII码。例如，当打入a键时，是将键码“30”放入I/O寄存器，此时，终端处理程序必须参照某种表格，将键码转换成ASCII码。应当注意，某些IBM的兼容机使用的不是标准键码。此时，处理程序还须选用相应的表格将其转换成标准键码。2.字符缓冲功能(1)专用缓冲方式。这是指系统为每个终端设置一个缓冲区，暂存用户键入的一批字符，缓冲区的典型长度为200个字符左右。这种方式较适合于单用户微机或终端很少的多用户机。当终端数目较多时，需要的缓冲数目可能很大，且每个缓冲的利用率也很低。例如，当有100个终端时，要求有20KB的缓冲区。但专用缓冲方式可使终端处理程序简化。图7-1两种缓冲方式(2)公用缓冲方式。系统不必为每个终端设置专用缓冲区，只须设置一个由多个缓冲区构成的公用缓冲池。其中的每个缓冲区大小相同，如为20个字符，再将所有的空缓冲区链接成一个空缓冲区链。当终端有数据输入时，可先向空缓冲区链申请一空缓冲区来接收输入字符；当该缓冲区装满后，再申请一空缓冲区。这样，直至全部输入完毕，并利用链接指针将这些装有输入数据的缓冲区链接成一条输入链。每当该输入链中一个缓冲区内的字符被全部传送给用户程序后，便将该缓冲区从输入链中移出，再重新链入空缓冲区链中。显然，利用公用缓冲池方式可有效地提高缓冲的利用率。图7-1(b)示出了公用缓冲池方式。3.回送显示回送显示(回显)是指每当用户从键盘输入一个字符后，终端处理程序便将该字符送往屏幕显示。有些终端的回显由硬件实现，其速度较快，但往往会引起麻烦。如当用户键入口令时，为防止口令被盗用，显然不该有回显。此外，用硬件实现回显也缺乏灵活性，因而近年来多改用软件来实现回显，这样可以做到在用户需要时才回显。用软件实现回显，还可方便地进行字符变换，如将键盘输入的小写英文字母变成大写，或相反。驱动程序在将输入终端专用缓冲区主机终端(a)专用缓冲区方式终端主机(b)公用缓冲池方式…公用缓冲池的字符送往屏幕回显时，应打印在正确的位置上；当光标走到一行的最后一个位置后，便应返回到下一行的开始位置。例如，当所键入的字符数目超过一行的80个(字符)时，应自动地将下一个字符打印到下一行的开始位置4.屏幕编辑(1)删除字符键。(2)删除一行键。(3)插入键。(4)移动光标键。(5)屏幕上卷或下移键，等等。5.特殊字符处理(1)中断字符。当程序在运行中出现异常情况时，用户可通过键入中断字符的办法来中止当前程序的运行。在许多系统中是利用Break或Delete或Ctrl+C键作为中断字符。(2)停止上卷字符。用户键入此字符后，终端处理程序应使正在上卷的屏幕暂停上卷，以便用户仔细观察屏幕内容。在有的系统中，是利用Ctrl+S键来停止屏幕上卷的。(3)恢复上卷字符。有的系统利用Ctrl+Q键使停止上卷的屏幕恢复上卷。终端处理程序收到该字符后，便恢复屏幕的上卷功能。上述的Ctrl+S与Ctrl+Q两字符并不被存储，而是被用去设置终端数据结构中的某个标志。每当终端试图输出时，都须先检查该标志，若该标志已被设置，便不再把字符送至屏幕。7.1.4命令解释程序1.命令解释程序的作用在联机操作方式下，终端处理程序把用户键入的信息送键盘缓冲区中保存。一旦用户键入回车符，便立即把控制权交给命令处理程序。显然，对于不同的命令，应有能完成特定功能的命令处理程序与之对应。可见，命令解释程序的主要作用，是在屏幕上给出提示符，请用户键入命令，然后读入该命令，识别命令，再转到相应命令处理程序的入口地址，把控制权交给该处理程序去执行，并将处理结果送屏幕上显示。若用户键入的命令有错，而命令解释程序未能予以识别，或在执行中间出现问题时，则应显示出某一出错信息2.命令解释程序的组成(1)常驻部分。这部分包括一些中断服务子程序。例如，正常退出中断INT20，它用于在用户程序执行完毕后，退回操作系统；驻留退出中断INT27，用这种方式，退出程序可驻留在内存中；还有用于处理和显示标准错误信息的INT24等。常驻部分还包括这样的程序：当用户程序终止后，它检查暂存部分是否已被用户程序覆盖，若已被覆盖，便重新将暂存部分调入内存(2)初始化部分。它跟随在常驻内存部分之后，在启动时获得控制权。这部分还包括对AUTOEXEC.BAT文件的处理程序，并决定应用程序装入的基地址。每当系统接电或重新启动后，由处理程序找到并执行AUTOEXEC.BAT文件。由于该文件在用完后不再被需要，因而它将被第一个由COMMAND.COM装入的文件所覆盖。(3)暂存部分。这部分主要是命令解释程序，并包含了所有的内部命令处理程序、批文件处理程序，以及装入和执行外部命令的程序。它们都驻留在内存中，但用户程序可以使用并覆盖这部分内存，在用户程序结束时，常驻程序又会将它们重新从磁盘3.命令解释程序的工作流程系统在接通电源或复位后，初始化部分获得控制权，对整个系统完成初始化工作，并自动执行AUTOEXEC.BAT文件，之后便把控制权交给暂存部分。暂存部分首先读入键盘缓冲区中的命令，判别其文件名、扩展名及驱动器名是否正确。若发现有错，在给出出错信息后返回；若无错，再识别该命令。一种简单的识别命令的方法是基于一张表格，其中的每一表目都是由命令名及其处理程序的入口地址两项所组成。如果暂存部分在该表中能找到键入的命令，且是内部命令，便可以直接从对应表项中获得该命令处理程序的入口地址，然后把控制权交给该处理程序去执行该命令。图7-2COMMAND.COM的工作流程7.2Shell命令语言7.2.1简单命令所谓简单命令，实际上是一个能完成某种功能的目标程序的名字。UNIX系统规定的命令由小写字母构成(但仅前8个字母有效)。命令可带有参数表，用于给出执行命令时的附加信息。命令名与参数表之间还可使用一种称为选项的自变量，用破折号开始，后跟一个或多个字母、数字。$Command-optionargumentlist例如：$LSfile1file2这是一条不带选项的列目录命令，$是系统提示符。该命令用于列出file1和file2两个目录文件中所包含的目录项，并隐含地指出按英文字母顺序列表。若给出—tr选项，该命令可表示成：$LS-trfile1file2是内部命令？DIR命令处理程序Type命令处理程序Copy命令处理程