【计算机操纵体系】第九章、操纵体系中的用户接口与启动：从命令行到图形化
前言在计算机科学的天下里，操纵体系是连接硬件和用户之间的桥梁。它不仅管理着计算机的硬件资源，还为用户提供了一个交互的平台。本日，我们就来深入探究操纵体系的用户接口和启动过程，从命令行到图形化界面，从体系调用到启动过程，资助你全面理解这一范畴的焦点知识。
一、命令和图形化接口：与计算机对话的方式
（一）命令行：简便而强盛的交互方式
命令行是操纵体系提供的一种交互方式，用户通过输入命令来与体系举行交互。命令行的使用非常机动，它允许用户通过简朴的命令来完成复杂的任务。例如，ls -al 可以列出当前目次下的所有文件及其详细信息，而 cp -r doc /tmp 则可以将一个目次及其子目次复制到另一个位置。
命令行中的命令可以分为内部命令和外部命令。内部命令是由 shell（命令行表明器）直接执行的，它们功能简朴且使用频繁。外部命令则需要加载相应的可执行文件来执行，例如 xcopy 命令。
命令行还支持参数替换和通配符（? 和 *），这使得命令的输入更加机动。例如，cp *.tar /tmp 可以将当前目次下所有以 .tar 末了的文件复制到 /tmp 目次下。
（二）批处置惩罚命令：主动化任务的利器
批处置惩罚命令是为脱机用户操纵和大量次序操纵计划的。用户可以将一系列命令写入一个文件，然后通过文件名来执行这些命令。这种方式特殊得当于需要重复执行的任务，例如批量处置惩罚文件或主动化体系维护。
批处置惩罚命令的特点包括：
接受参数和变量，支持宏变量替换。
允许嵌套调用其他命令文件。
允许从终端获取参数。
允许将输出重定向到终端、文件或打印机。
允许在命令中加入解释。
在出错时允许用户干预。
支持循环、分支和转移等控制布局。
（三）图形用户接口：直观而友好的交互方式
图形用户接口（GUI）是现代操纵体系中最常见的交互方式。它通过图形元素（如菜单、图标、窗口等）来表现功能，用户可以通过鼠标或键盘操纵这些图形元向来完成与体系的交互。与命令行相比，GUI 的优点在于操纵直观，用户不需要影象复杂的命令格式。
窗口体系是 GUI 的焦点技能，它允许多个窗口同时显示在屏幕上，每个窗口可以对应一个或多个进程。窗口可以动态创建、改变和打消，用户可以通过鼠标点击和键盘输入来与窗口中的内容举行交互。
GUI 的特点包括：
操纵直观，用户不需要影象命令行参数。
支持与多个进程的交互。
便于举行多媒体处置惩罚。
交互的并发性好，通报信息量大。
二、体系调用：操纵体系的焦点接口
体系调用是操纵体系提供给软件开发人员的唯一接口。它是应用程序哀求操纵体系内核完成某种功能时的一种过程调用。体系调用与一样平常的过程调用有以下区别：
运行在差别的体系状态：体系调用的被调用程序运行在体系态，而一样平常的过程调用调用和被调程序都运行在相同的状态（体系态或用户态）。
状态转换：体系调用需要通过软中断机制，由用户态转为体系态。
调用返回：在抢占式调治中，体系调用完成后，需要检查调用程序的优先级，不能直接返回调用程序。
嵌套调用：体系调用可以嵌套调用其他体系调用，但调用深度有肯定限制。
体系调用的实现依靠于中断机制。操纵体系为每个体系调用分配一个唯一的功能号，应用程序通过陷入（TRAP）指令来发起体系调用。陷入处置惩罚程序会生存处置惩罚机现场，查找体系调用的功能号，并调用相应的体系调用处置惩罚程序。体系调用处置惩罚完成后，恢复处置惩罚机现场并返回调用程序。
体系调用的分类包括：
进程控制类体系调用：用于创建、终止和控制进程。
文件操纵类体系调用：用于文件的打开、关闭、读写等操纵。
进程通讯类体系调用：用于进程间的通讯和同步。
设备管理类体系调用：用于设备的打开、关闭和控制。
信息维护类体系调用：用于获取和设置体系信息。
三、操纵体系的安装与启动：从无到有
操纵体系的安装与启动是计算机体系运行的起点。它包括引导、装入和初始化等步骤，最终形成一个支持程序并发执行的操纵环境。
（一）操纵体系的引导和装入
操纵体系的引导和装入是体系启动的第一步。它包括以下步骤：
体系加电：执行体系初起程序，对硬件和配置举行自检。
读入操纵体系初启文件：从硬盘中读入操纵体系初启文件，并将控制权交给该程序模块。
执行操纵体系初起程序：完成体系环境配置和操纵体系初始化工作。
读入别的的 OS 文件：逐个执行相应的体系程序，完成 OS 各种功能模块的装入。
等待用户哀求：操纵体系初始化完成后，等待用户哀求和作业的输入。
引导方式分为独立引导和辅助下装两种：
独立引导：操纵体系的焦点文件存储在体系本身的存储设备中，由体系自己将 OS 焦点程序读入内存并运行。
辅助下装：操纵体系的重要文件不放在体系本身的存储设备中，而是从其他计算机体系中将操纵体系常驻部分传送到该计算机中。
（二）体系配置与初始化
操纵体系引导是从程序的次序执行到并发执行的过程。在操纵体系初始化完成后，才能建立一个支持并发执行的环境。初始化步骤包括：
关掉体系中断：以保证体系顺遂引导。
检查体系运行环境：对体系的配置举行认定并生存检测结果。
举行操纵体系的初始化：建立操纵体系工作时所需的数据布局和记录表格。
建立进程数据布局：建立 PCB 表和相应的进程队列。
建立存储管理数据布局：建立自由空间队列和分配空间队列。
建立设备和文件体系控制布局：建立访问文件体系的索引表格。
（三）初始化工作要点
初始化过程中需要注意以下几点：
初启引导过程不属于操纵体系：由初启过程转入 OS 初始化程序才算进入了操纵体系模块。
初启引导程序未通过期：体系出错提示用户重启或停机。
建立大量数据布局：所有体系全局变量都在此过程中建立并定位。
对数据布局的初始化和赋初值：根据体系计划的目标和规范举行。
关闭中断：初始化过程中不允许发生中断，初始化完成后才开放中断。
次序执行到并发执行的分界点：初始化完成后，进入并发环境。
空进程或待机程序：在并发环境中，如果没有多个进程或多道程序等待，运行空进程代码或进入无限循环。
四、总结
用户接口和启动过程是操纵体系的告急组成部分。命令行和图形化界面提供了与计算机交互的差别方式，而体系调用则是应用程序与操纵体系内核之间的桥梁。操纵体系的安装与启动是一个复杂的过程，涉及引导、装入和初始化等多个步骤，最终形成一个支持并发执行的操纵环境。
渴望这篇文章能够资助你更好地理解和掌握用户接口与启动过程的相关知识，为考试做好充分的准备。如果你对操纵体系感兴趣，大概在学习过程中遇到了困难，接待随时交流和讨论。让我们一起探索计算机科学的奥秘，共同进步！
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