计算机操作系统实用教程
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1.4 操作系统的使用界面

操作系统的用户主要分为程序员、系统管理员和操作使用者。操作系统向用户提供服务和功能,主要是通过程序接口(系统调用)和操作接口(命令)方式实现的,这些接口也就构成了用户与操作系统之间的使用界面。

1.4.1 程序接口(系统调用)

程序接口是操作系统对外提供重要服务和功能的手段,它由一系列系统调用组成,在应用程序中使用系统调用可获得操作系统的低层服务,访问或使用系统管理的各种软、硬件资源。操作系统的主要功能是为应用程序的运行创建良好的环境。为了这个目标,操作系统内核提供了一系列具备预定功能的内核函数,通过一组称为系统调用的接口供用户使用。系统调用把应用程序的请求传送至内核,调用相应的内核函数完成所需的处理,将处理结果返回给应用程序。如果没有系统调用和内核函数,用户不可能编写出功能强大的应用程序。

操作系统之所以通过系统调用的方式供用户使用,其根本原因是为了对系统进行保护。程序的运行空间分为内核空间和用户空间,其程序各自按不同的特权运行,在逻辑上相互隔离。应用程序不能直接访问内核空间和用户空间,也无法直接调用内核函数,只能在用户空间操纵用户数据,调用用户空间函数。但在很多情况下,应用程序需要获得系统服务,这时就必须利用系统提供给用户的特殊接口——系统调用。系统调用在用户和硬件之间,扮演着一种中介角色,应用程序只有通过系统调用才能请求系统服务并使用系统资源,同时也使程序员的编程效率得到提高。

1.4.2 操作接口(命令)

操作接口由一组控制命令组成,是操作系统为用户提供组织和控制作业任务的手段。不同操作系统的命令接口有所不同,这不仅体现在命令的类型、数量及功能方面,也体现在命令的形式和用法等方面。不同的形式和用法组成不同的用户界面,用户界面可分成以下几种。

1.字符型用户界面

字符型用户界面通过命令语言来实现,分为以下两种。

1)命令行方式

命令行方式以命令为基本单位来完成预定的工作任务,完整的命令集构成命令语言,从而反映系统向用户提供的全部功能。命令以命令行的形式输入并提交给系统,命令行有命令动词和一组参数构成,指示操作系统完成规定的功能。命令的一般形式为:

    command arg1 arg2 … argn

其中,command 是命令名(即命令动词),其后是此命令所带的执行参数。某些命令可以没有参数。例如,Linux操作系统的常用命令可分成文件管理类、进程管理类、软件开发类及系统维护类等类型。

2)批处理命令方式

在使用操作命令的过程中,有时需要连续使用多条命令,有时需要重复使用若干条命令,还可能需要有选择地使用不同的命令,如果是用户每次都将命令由键盘逐条输入,既浪费时间,又容易出错。大多数操作系统都支持称为批处理命令的特别命令,其基本原理是:规定批处理命令文件,这种文件有特殊的扩展名(如Windows约定其扩展名为bat)。用户预先把一系列命令组织在这种文件中,实现一次建立,多次执行,从而减少输入次数,方便用户操作,节省时间,降低出错率。对批处理命令,操作系统还支持一套控制子命令,可编写带有形式参数的批处理命令文件。当批处理命令文件执行时,可以使用不同的实际运行参数来替换形式参数。这样批处理方式可以执行不同的命令序列,大大增强了命令集的处理能力。

2.图形用户界面

字符型用户界面对于系统管理员来说,进行系统环境的管理与配置,是非常不错的方式。但是,对于普通的计算机操作使用者而言,需要牢记各种命令及其参数,是非常不方便的事情。于是,图形用户界面(Graphical User Interface,GUI)便应运而生。它采用了图形化操作界面,利用窗口、图标、菜单、鼠标等技术,用户通过选择窗口、菜单、对话框和滚动条等来完成对资源的控制和操作。用户不必死记操作命令,就能够轻松自如地进行各项工作,或者娱乐、游戏,使计算机系统成为了非常有效且生动有趣的工具。

Microsoft公司的Windows系列操作系统就是图形化用户界面的代表。在开机系统初始化后,Windows操作系统为终端用户生成一个运行explorer.exe程序的进程,它是一个具有窗口界面的解释程序(即桌面窗口)。在“开始”菜单中,罗列了系统可用的各种实用程序,它们也都提供了图形化窗口界面。当单击某个实用程序,解释程序将创建一个新进程(由新进程完成该程序功能),弹出一个窗口,该窗口的菜单栏或图标会显示该程序的子命令,用户进一步单击子命令,当该命令需要参数时,会弹出一个对话框,等待用户输入所需参数,最后单击“确定”按钮,执行命令。

Windows 系统的所有系统资源,如文件、目录、打印机、磁盘、网上邻居等各种应用程序都使用了生动的图标。所有程序都拥有图形化窗口界面,窗口中使用的滚动条、按钮、编辑框、对话框等各种操作对象都采用统一的图形显示和标准的操作方法。在这种图形化界面的视窗环境中,用户面对的不再是使用单一的命令行形式,而是用各种图形表示的一个个对象。用户可以通过鼠标(或键盘)选择需要的图标,采用单击方式操纵这些图形对象,达到控制与管理系统、运行程序等操作目的,从而方便了用户。