操作系统调研报告

操作系统调研报告

随着日常生活的数字化发展，计算机作成为了工作、学习、娱乐所不可或缺的一部分，而操作系统通过组织和管理软硬件资源，使之协调一致并高效地完成各种用户的工作，成为现代电脑必不可少的系统软件，是电脑的灵魂所在。从设计者角度看，操作系统是计算机软硬件资源的管理和控制机构，其目的是充分利用软硬件资源；从用户角度看，操作为用户提供了方便简单的使用计算机的环境。因此本次关于操作系统的调研，我们着眼于操作系统提供的各种接口，通过分析操作系统提供的各种接口，更深入的了解操作系统的组成，了解操作系统的原理，从而提高我们对计算机这一系统整体上的认识，具体的认识、深入的了解计算机的工作方式、原理。同时，对我们以后在使用计算机进行工作与学习时遇到问题快速准确的解决提供一些帮助。因为，操作系统管理了所有的计算机资源，一切的应用软件都是运行于基础之上的。

操作系统提供给用户的接口，随着操作系统的发展逐渐的发展着。最初，操作系统是没有提供图形化的接口给用户，那个时候使用计算机就是一种复杂而麻烦的事，需要使用者花费大量的时间在学习命令及其使用之上，而不是将时间专注与利用计算机以及操作系统这一工具解决其他的问题。也因此，在图形化的界面没有出现以前，计算机大都应用于专业人群之中，应用于对计算机有深入了解的用户之中。到如今，大家以及很习惯于通过图形化界面，通过鼠标来使用计算机。但，我觉得对于命令式的接口，我们还是有必要做一定的了解。同时，操作系统还有另外一种接口，即程序接口。实际上命令接口与图形接口的实现都是依赖于程序接口。顾名思义，程序接口是提供给程序用的。一下分别介绍这三种接口。

命令接口

在当前几乎所有的计算机，包括大、中型机到微型机的操作系统都向用户提供了命令接口，以实现用户与计算机之间的交互。命令接口可以理解为计算机为了与用户沟通所使用的语言，用户使用命令接口来与计算机进行交互时，首先必须在终端上键入正确的操作命令，由终端处理程序接收用户键入的命令，并将它显示在终端屏幕上。当一条命令输入完成后，操作系统的命令解释程序对用户输入的命令进行分析，然后执行相应的命令处理程序。 操作系统的命令接口都应包括一组命令、终端处理程序和命令解释程序。其中，命令解释程序的主要作用是在屏幕上给出提示符，请求用户输入命令，然后读入命令，并识别命令，再转到相应的命令处理程序去执行，并将处理结果送屏幕上显示。若用户键入的命令有错，命令解释程序未能识别，或在执行过程中出现错误，则显示出错信息。并将处理结果送屏幕上显示。

对DOS 来说，命令行程序分为内部命令和外部命令，内部命令是随command.com 装入内存的，而外部命令是一条一条单独的可执行文件。内部命令都集中在根目录下的command.com 文件里，电脑每次启动时都会将这个文件读入内存，也就是说在电脑运行时，这些内部命令都驻留在内存中，用dir 命令是看不到这些内部命令的。外部命令都是以一个个独立的文件存放在磁盘上的，它们都是以com 和exe 为后缀的文件，例如我们常用的一些可执行文件，它们并不常驻内存，只有在电脑需要时，才会被调入内存。

大家比较熟悉的命令解释程序有MS-DOS/windows 98的command.com ，windows 2000/xp/vista/7的cmd.exe 以及UNIX/Linux的shell 程序。

图形接口

图形用户界面或图形用户接口(Graphical User Interface，GUI) 是指采用图形方式显示的计算机操作环境用户接口。与早期计算机使用的命令行界面相比，图形界面对于用户来说更为简便易用。GUI 的广泛应用是当今计算机发展的重大成就之一，它极大地方便了非专业用户的使用人们从此不再需要死记硬背大量的命令，取而代之的是可用用通过窗口、菜单、按键等方式来方便地进行操作。

图形接口的组成一般如下：

桌面：在启动时显示，也是界面中最底层，有时也指代包括窗口、文件浏览器在内的“桌面环境”。在桌面上由于可以重叠显示窗口，因此可以实现多任务化。一般的界面中，桌面上放有各种应用程序和数据的图标，用户可以依此开始工作。桌面与既存的文件夹构成里面相违背，所以要以特殊位置的文件夹的参照形式来定义内容。

视窗：应用程序为使用数据而在图形用户界面中设置的基本单元。应用程序和数据在窗口内实现一体化。在窗口中，用户可以在窗口中操作应用程序，进行数据的管理、生成和编辑。通常在窗口四周设有菜单、图标，数据放在中央。

在窗口中，根据各种数据/应用程序的内容设有标题栏，一般放在窗口的最上方，并在其中设有最大化、最小化(隐藏窗口，并非消除数据) 、最前面、缩进(仅显示标题栏) 等动作按钮，可以简单地对窗口进行操作。

单一文件界面（Single Document Interface）

在窗口中，一个数据在一个窗口内完成的方式。在这种情况下，数据和显示窗口的数量是一样的。若要在其他应用程序的窗口使用数据，将相应生成新的窗口。因此窗口数量多，管理复杂。

多文件界面（Multiple Document Interface）

在一个窗口之内进行多个数据管理的方式。这种情况下，窗口的管理简单化，但是操作变为双重管理。

标签：多文件界面的数据管理方式中使用的一种界面，将数据的标题在窗口中并排，通过选择标签标题显示必要的数据，这样使得接入数据方式变得更为便捷。

上述中，多文件界面主要是微软视窗系统采用。而在其他环境中，通常多是单文件界面，所以无所谓单一/多文件界面的称呼问题。

菜单：将系统可以执行的命令以阶层的方式显示出来的一个界面。一般置于画面的最上方或者最下方，应用程序能使用的所有命令几乎全部都能放入。重要程度一般是从左到右，越往右重要度越低。命定的层次根据应用程序的不同而不同，一般重视文件的操作、编辑功能，因此放在最左边，然后往右有各种设置等操作，最右边往往设有帮助。一般使用鼠标的第一按钮进行操作。

即时菜单：与应用程序准备好的层次菜单不同，在菜单栏以外的地方，通过鼠标的第二按钮调出的菜单称为“即时菜单”。根据调出位置的不同，菜单内容即时变化，列出所指示的对象目前可以进行的操作。

图标：显示在管理数据的应用程序中的数据，或者显示应用程序本身。数据管理程序，即在文件夹中用户数据的管理、进行特定数据管理的程序的情况下，数据通过图标显示出来。通常情况下显示的是数据的内容或者与数据相关联的应用程序的图案。另外，点击数据的图标，一般可以之间完成启动相关应用程序以后再显示数据本身这两个步骤的工作。应用程序的图标只能用于启动应用程序。

按钮：菜单中，利用程度高的命令用图形表示出来，配置在应用程序中，成为按钮。 应用程序中的按钮，通常可以代替菜单。一些使用程度高的命令，不必通过菜单一层层

翻动才能调出，极大提高了工作效率。但是，各种用户使用的命令频率是不一样的，因此这种配置一般都是可以由用户自定义编辑。

回收站：为了实现文件删除的“假安全“功能而设置了”回收站“（垃圾桶）功能。在文件删除的时候，暂时将其移动到系统特定的地方，一旦用户发现删除错误，还可以将其找回，从而实现防止错误删除的目的。在麦金塔系统中，垃圾桶不仅可以删除文件，还可以进行各种各样对象的删除功能，如将可移动硬盘从系统中移出，将光盘从光驱中取出等等。

应用程序启动器：从图形界面上启动应用程序有很多方式，有好几种操作系统都采用菜单形式的程序启动器。NEXTSTEP 和Mac OS X中有一种称为dock 的操作面板型的工具，可以存放各种文件和应用程序的信息，并通过鼠标点击调出。

图形用户界面的任务管理

在图形用户界面中，用户操作是以窗口为单位的。除了MDI 和Mac OS 以外，大多都是“窗口数量=任务数量”。因此在看整体界面的时候，怎样进行任务管理是很重要的。Windows 等操作系统中，最常用的方式是在桌面上设置一个棒状的”任务栏“，放置各种窗口的图标和标题，确保系统的可操作性和可视性，方便对窗口进行管理。其他的方法包括，在桌面上的菜单中添加各个窗口管理菜单，在桌面上显示任务的图标，用虚拟桌面的方式表面增加桌面的数量等等。在Mac OS X系统中使用Dock 进行任务管理，但是还有Exposé进行窗口一览显示模式的功能。

指针设备的操作：图形用户界面的基本操作是，用指针设备（一般是鼠标）进行指示操作，然后使用设备上的按钮（通常为两到三个）进行动作的激活。因此”位置“和”指示“都非常明了，从而实现可视操作。

指示的内容根据位置而不同。在数据管理应用程序中，第一按钮进行指针所在位置数据的选择，而两次连续按钮（所谓“双击”）可以调出预制的应用程序开始处理数据。第二按钮通常用来显示即时菜单。第二按钮调出的菜单可以再用第一按钮进行选择打操作。第三按钮在X Window System中比较常用。另外，最近四键、五键鼠标相继问世，各个按钮可以在操作系统中进行动作定义。

程序接口

程序接口即应用编程接口，应用编程接口允许应用程序调用操作系统的服务和功能。 程序接口由一组系统调用组成，用户程序使用“系统调用”就可获得操作系统的底层服务，使用或访问系统的各种软硬件资源从某种角度上看，进行系统调用就象进行一个特殊的过程调用。但是，系统调用的实现与一般的过程调用的实现相比，两者间有很大的差异。系统调用可以进入操作系统内核，而过程调用则不能进入操作系统的内核。对于系统调用，控制是由原来的用户态转换为系统态，这是借助于中断和陷入机制来完成的，在该机制中包括中断和陷入硬件机构和中断和陷入处理程序两部分系统调用的格式随计算机的不同而不同，但对任何不同的计算机都有以下共同的特点：

（1）每个系统调用对应一个功能号，要调用操作系统的某一特定例程，必须在指令中给出对应的功能号。

(2) 按功能号实现调用的过程大体相同，即都是通过对功能号的解释分别转入对应例行子程序。

对于程序接口，主要是提供给程序调用的。一般用户不会接触到。