CN86108498A - 虚拟终端监督方式 - Google Patents

Abstract

一个数据处理系统，它为在操作系统上运行的应用程序提供直接使用输出显示器的能力。该系统可以两种方式操作。第一种方式，如应用程序想在输出显示器上显示正文，则输出数据须通过数据处理系统中的每一层才能到达输出显示设备。第二种方式，应用程序能直接把数据送到输出显示器而不经过该系统中的许多层次。对于第二种方式，应用程序要定义一个缓冲区。来自输入设备的数据被存在缓冲区中。应用程序访问该缓冲区以把其中数据直接输出到显示设备。

Description

本发明涉及数据处理系统领域，特别适用于数据处理系统中对于显示硬件的控制。

一个典型的数据处理系统是由若干层次组成的。其中有一层称做操作系统，譬如UNIX操作系统，当然，也可以是其它操作系统。在操作系统下面的一层称为虚拟器界面，它是一个逻辑层。送到设备去的操作系统的所有命令必须通过这一虚拟器界面。在虚拟器界面层下面是称为虚终端子系统的子系统。虚终端子系统负责管理以文字方式或者以全点可编址方式（APA方式）工作的各种硬设备，例如键盘、定位器、图形输入板、声音设备和各种显示设备。

一般说来，字母数字式显示设备只能显示正文字符。但是，以全点可编址方式工作时，字符和图形都能显示。对于支持图形的数据处理系统，其成本高于只支持正文处理的系统。

下面要说明的是，当一个应用程序发出一条命令以便通过系统在显示器上产生输出时通过上述各层的一般流程。为了把一条命令送到显示器上以图形或者字符显示出来，操作系统使一条命令通过上述虚拟器界面。在虚拟器界面层中，截获此命令并把它重新格式化为队列元素。然而，该命令被送到虚拟终端子系统。虚终端子系统接收此命令并确定此命令类型。接着，虚终端子系统把此命令送到显示设备。

因为要显示的命令在到达显示设备之前必须经过上述各个层，即以系统的性能就降低了。层层通过的办法拉长了系统的响应时间。例如，如果一个应用程序利用鼠标器使光标在显示屏上移动，那么，在鼠标器的移动与光标在输出显示设备的屏幕上的重新定位之间可能有明显的延迟。理想地说，这两者的移动应当是基本上同时发生的。

本发明旨在改进对于一条显示命令的响应时间，此命令由应用程序发出并要求在一个数据处理系统环境中的硬设备上输出。

在应用本发明的数据处理系统中，虚终端子系统可以两种方式操作。一种方式称为键盘/发送接收（KSR）方式，另一种方式称为监督方式。KSR方式主要用于在显示器上显示正文。在KSR方式下，送往虚终端的命令来自应用程序，经过该系统中的每一层，最后才得到显示。

监督方式旨在为运行在操作系统上的应用程序，特别是图形应用程序，提供直接到达显示硬件的输出通路，并为输入设备提供缩短了的输入通路。在这种方式下，绕过了上述的虚拟终端子系统。因为在使用本发明的系统中，在应用程序和显示硬件之间的分层被取消了，所以系统的性能得到了改善。

在监督方式下，需要定义一个缓冲区用来存放来自输入设备的输入数据。应用程序在某个时刻访问这个缓冲区，而不需要虚终端子系统提供的知识。随后，该应用程序利用这一数据并把此数据直接输出到输出显示设备。

图1表示数据处理系统中的各个层次。

图2表示在KSR方式下，一条显示命令经历的路径。

图3表示在监督方式下一条显示命令经历的路径。

图4是在监督方式下打开一个新终端时，所发生的一连串事件的流程图。

图5是在监督方式下打开一个新终端而且接着在同一终端上变为KSR方式工作时，所发生的一连串事件的流程图。

图6表示在监督方式下打开一个新终端，接着又关闭那个虚终端时，所发生的一连串事件的流程图。

图7表示在监督方式下，不带超时条件，在两个终端之间作热键式操作期间，所发生的一连串事件的流程图。

图8表示在监督方式下，附带超时条件时在两个终端之间作热键式操作期间，所发生的一连串事件的流程图。

图9表示以KSR方式和监督方式打开两个终端，然后在监督方式下的那个终端处于不工作状态时把它改为KSR方式的情况下，所发生的一连串事件的流程图。

图1表示一个数据处理系统环境中的各个不同的层次，其中有在操作系统10之上运行的应用程序50，有作为一个逻辑层的虚拟器界面（VMI）层20，还有管理各个硬设备40的虚终端子系统30。硬设备40可以是任意台数的下列输入设备41和输出设备42，但并不限于这些设备：键盘41、鼠标器41、图形输入板41、声音设备42及显示设备42，也可以是这些设备的组合。显示设备42也可以是在虚终端间共享的虚拟显示设备，

在使用本发明的数据处理系统中，虚终端子系统以两种方式操作，一种方式称做KSR方式，另一种方式称做监督方式。KSR方式要求用于在显示器上显示正文。它是对付ASCII码用的ANSI型界面。图形显示不能通过KSR方式。它只用于显示文字。此外，KSR方式是一种速度很低的接口，因为送到KSR虚终端的命令从应用程序出发，经过该系统中的每一层才能到达显示设备。由于这种原因而使KSR工作方式时的性能降低。

上述的第二种方式称做监督方式。监督方式支持应用程序直接与硬件刷新的显示器缓冲区打交道，不管此显示器是以文字形式工作还是以全点可编址形式工作都没关系，监督方式绕过了虚终端子系统，把输出直接送到显示设备。

在监督方式下，输入设备41使它们的输入通过虚终端子系统30送到应用程序50。使用监督方式的应用程序可以选择要不要在操作系统10的内存空间中定义一个循环缓冲区15。虚终端子系统接收来自输入设备的中断，并把其数据直接存到输入缓冲区15。虚终端子系统并不对应用程序产生中断，除非是头一次把数据存入循环缓冲区15时才产生一个中断。

如果应用程序不定义循环缓冲区15，那么虚终端子系统30从输入设备41中得到一个中断并利用一个中断路径把此数据送过去。此中断路径需要有一个排队功能的接口管理，这涉及到该通信系统中各个层次，例如操作系统10、虚拟器接口20和虚终端子系统30之间的通信。因此，在这种情况下，应用程序就受到按操作系统10、虚拟器界面20和虚终端子系统30顺序排列的二到三个层次的影响。

因此，如果应用程序50定义了循环缓冲区15，排队的开销便省掉了。用这种方式，如果应用程序50试图跟踪来自键盘，鼠标器或者图形输入板的输入，那么其跟踪速度将会快得多。其结果，输入数据将会以较快的速度反应到显示设备。

在使用本发明的数据处理系统中，用于对付来自输入设备之输入的关键要素在于能使应用程序定义一个由此应用程序和虚终端子系统管理的循环缓冲区。

循环缓冲区的结构如下。缓冲区的前32个字节用作为状态区。状态区包含两个位移指针，一个指向虚终端子系统，另一个指向操作系统。当数据被放入此缓冲区或从其中取出时要用到这些位移指针。

缓冲环15的大小是可变的。较为合理的大小是在34字节到64000字节之间。缓冲环是在该系统转入监督方式工作之后才被定义的，这一点将在后面讲。

上面的介绍明确了输入路径，也就是输入设备如何抵达操作系统的路径。扼要地说，来自输入设备的数据，例如当一个定位器在显示屏上移动时，其数据被送到虚终端子系统。虚终端子系统则把此数据存入缓冲环。一旦数据进入了缓冲环，应用程序就能在任何时刻从此缓冲环中取出此数据。

对于输出路径，虚终端子系统是被分隔出来的。它不知应用程序在做什么。采用把虚终端子系统从通信路径中分隔出去的办法，系统的性能就得以提高，因为虚资源管理器中的许多通信层被避开了。包含虚终端子系统的虚资源管理器与上面被称作虚拟器界面和硬设备的那个层相邻。

在此监督方式工作期间，当应用程序50在显示器42上作图时，其数据从应用程序50被直接送往显设备42。虚终端子系统并不知道这种直接的数据传送。

图2和图3很好地说明了上面所讲的KSR方式和监督方式的差别。图2表明一条显示命令在KSR方式下所取的路径。首先，从输入设备41中接收此数据并经由虚终端子系统30和虚拟器界面20把此数据送到操作系统10。应用程序50从操作系统10中存取这一输入数据并确定相应的输出。然后，操作系统10产生一条显示命令并把它送到虚拟器界面20。该显示命令再经过虚终端子系统30最后到达输出设备42。

与图2不同，图3表明一条显示命令在监督方式下所取的路径。虚终端子系统30接收来自输入设备41的数据并把此数据存入输入缓冲区15。只要数据进入了输入缓冲区15，应用程序50就能在任何时刻访问那个数据而不必过向虚终端子系统是怎样的。应用程序从那里开始把输入缓冲区15中的数据直接送往输出显示器42。

在监督方式下，虚终端子系统被绕过，它不知应用程序和输出设备之间的活动。因此，运用这种方式的应用程序必须有它们自己的数据表示空间，必须负担和简化各个虚终端之间的数据变换。

运用监督方式的应用程序还要负责对所有输入数据的追踪（键盘、鼠标器、图形输入板、光控程序功能键的拨号盘）。应用程序可以规定最适合于它处理要求的键盘输入数据的格式协议。可以建立这样的协议，使得键盘数据能被转换为ASCII码的字符、控制序列，或者作为键的位置、状态和扫描码被送回来。应用程序还负责对键盘和定位器的输入作出响应。

一般说来，监督方式将为应用程序对显示硬件的控制提供灵活性，它优化了数据在虚拟终端子系统和应用程序之间的传送，由于消除了应用程序和显示设备之间的若干个软件层，所以显著地改善了系统的性能。

图4-9描述了应用程序在KSR方式和监督方式下的操作过程。虽然利用任何操作系统都是可以的，但是这里所述的操作是参照UNIX操作系统进行的。

图4说明应用程序50以监督方式打开一个新的虚终端时所需的步骤。图中还表明了在做这几步时，应用程序50、操作系统10、和虚资源管理程序60之间的通信。

应用程序必须要做的第一件事是打开一个专用文件，在图中表示为步骤51。这个专用文件是DEV/HFT。这一步使得一个UNIX    HFT驱动器把一条打开虚终端的SVC命令11送到虚资源管理程序60。这就使一个虚终端以KSR方式被打开。如果应用程序想按监督方式运行，它必须得访问输入/输出总线。因而，步骤52利用总线命令对总线提出请求。接着，应用程序50必须使监督方式（MOM）信号能够通过，这些信号是从虚终端子系统中得到的，这一步在图中标记为53。然后就是步骤54，来自应用程序的PROTOCOL    MODE命令到达包含在虚资源管理程序60中的虚终端子系统30而使工作方式从KSR变成监督方式。步骤55是一条显示屏请求命令，它从应用程序50送到虚终端子系统30以确定监督方式下的输入缓冲区，同时给予此应用程序对此显示设备的所有权。

这一显示屏请求命令55和前面的协议命令54使该终端转变成监督方式，并且为应用程序提供一个机会来确定要还是不要缓冲环。不管要不要缓冲环，提出显示屏请求这一步，即编号为55这一步必须被送到虚终端30。这时，该虚终端便处于监督方式，应用程序50将从那个虚终端子系统收到一个信号被许可的通知。这是告诉此应用程序：它已经对加接到那个虚终端的显示适配器取得了控制权。从此以后，该应用程序能够在那个虚终端的显示设备上显示它所选择的任何信息。

图5表示先以监督方式打开一个新终端，然后把同一终端改变成KSR工作方式所经历的步骤。图5表示的操作步骤包括图4所示的所有事件序列，即打开专用文件51、请求入/出总线52、放行监督方式信号53、发送一个协议模式使此虚终端变成监督模式54、以及请求使用显示屏55等步骤。当应用程序50收到信号被许可12的通知后，该终端便处于监督方式。如果该应用程序希望把此终端变为KSR方式工作，它必须给虚终端子系统发出称做同意解脱显示屏的命令（即SCREEN    RELEASE    ACK命令），这就是图中所示的56这一步。这一步使虚终端准备脱离监督方式。接着应用程序50必须发一条协议方式命令，即步骤57，从而使此虚终端从监督方式改为KSR方式。

图6表明以监督方式打开一个新的虚终端，随后又关闭这个虚终端的情形。仍然和图4所示的事件序列一样，亦即打开一个专用文件51、申请人/出总线52、放行监督方式信号53、发送一协议方式命令54使此虚终端变成监督方式、申请一显示屏以及加工为信号被许可的信息12。在应用程序收到信号被许可12这一信息后，该终端便处于监督方式。这时，如果应用程序想要关闭这个虚终端，它可以向虚资源管理程序60发出一条关闭虚终端的命令（CLOSEVT），这就是58这一步。这一步使此虚终端脱离虚资源管理进程并抹去这个虚终端。

以监督方式运行的虚终端可以参与虚终端子系统的热键序列。热键方式允许有多个不同的被打开的虚终端在同一个硬件显示器上被显示。关于多种类型的虚终端共享同一个硬件显示器的能力在题为“虚终端子系统”的那篇文章中有更详细的说明，这篇文章的内部文件编号为AT9-86-005并于1986年1月17日存档;该文章可以和本文结合在一起供参考。

如果敲击键盘上的动作键，将使虚终端的一屏内容在硬件显示器上显示。如果那个动作键再次被敲出，那么在硬件显示上将显示下一屏虚终端内容。这一过程随着动作键的每次敲击而重复。一旦这个动作键被敲击的次数是以使每一虚终端的显示屏内容显示在硬件显示器上后，接着再敲击这个动作键时将使第一次被显示的那一个虚终端的显示屏内容再次被显示出来。因此，随着键盘上的那个动作键的反复敲击，在硬件显示器上能够不断地滚动各个虚终端的显示内容。

热键方式允许各种不同的虚终端的显示屏在硬件显示器上被显示，而且在硬件显示器上抹去各个虚终端的显示屏时，不必存贮各屏的信息，因为热键序列根据键盘上动作键的敲击自动地存贮上一次送到硬件显示器去的虚终端的显示信息。用这种方法，应用程序不必存贮被打开的每个虚终端的数据。

但是，如果虚终端以监督方式工作而且参与热键序列操作，那么在它放弃对那个硬件显示器的控制之前必须存贮它的数据。

图7表示打开两个虚终端而且它们都以监督方式工作的情形。如果敲击键盘上的那个动作键，属于虚终端子系统30的组成部分的虚终端资源管理程序70将收到一个信号701。这个虚终端资源管理程序70发送一个信号702来停止那个虚终端。这使虚终端方式处理器80中的那个虚终端资源管理定时器801开始走动。虚终端方式处理器80是虚终端子系统的组成部分。定时器被置以一个规定的时间间隔，例如30秒。

应用程序从虚终端子系统中收到一个释放显示屏中断。在UNIX操作系统中，操作系统10把释放显示屏中断802变成SIGRETRACT信号101并把它发送给应用程序50。应用程序实际看到的是SIGRETRACT信号。它告诉应用程序有一段规定的时间，譬如30秒，可用于存贮它的全部数据，并告诉应用程序对SIGRETRACT信号101作出反应。为了对SIGRETRACT信号101作出响应，应用程序发送一个同意释放显示屏的消息501给虚终端子系统30。同意释放显示屏消息501向虚终端子系统指出应用程序确认了下列事实：当前的显示器必须被释放，应用程序已经存放好了显示屏数据，应用程序已经准备好放弃这个显示设备。从而，虚终端资源管理定时器失去作用，这就是803这一步。

在这时，虚终端子系统收到同意释放显示屏的通知，于是它执行一个停止804和开动704的处理，此处理是属于此虚终端子系统内部的，应用程序不知道这一处理。在第二个虚终端按监督方式被搞活（ACTIVATE    VT2）704后，它的数据便可在硬件显示器上显示。应用程序50将从虚终端子系统中收到SIGRANT信号102，这个信号告诉正在为第二个虚终端工作的应用程序：它已经拥有那个硬件显示器并可供应用程序使用。因此，第一个虚终端和硬件显示器的对话能力被剥夺，第二个虚终端得以有机会得到硬件显示器来运行其应用程序。

图8表示有两个终端已经处于监督方式并将参与热键操作的情形。但是在这种情况下，应用程序在指定的时间内不对SIGRETRACT信号101作出反应。如图8所示，因为键盘上的动作键作为热键方式被启动，应用程序50便从操作系统10那里接收SIGRETRACT信号101，即701这一框。如果应用程序在指定时间内，例如30秒，不保存它的数据，也不对此信号作出反应，那么，虚终端子系统30中的计时器将到期，即807这一步。

这时，应用程序将从虚终端子系统中收到一个信号SIGKILL，这告诉操作系统该虚终端已经作废了，操作系统应当关闭那个虚终端。此后，该虚终端从虚终端子系统中被抹去。因此，在SIGKILL信号被处理后，那个虚终端就被关闭了，即502这一框。虚终端子系统将收到一条关闭命令。虚终端子系统关闭此终端的方法是：从虚终端子系统结构中抹去对那个终端的处理并对应用程序50和操作系统10确认这一关闭，即706这一框。到这时，第一个终端便从该虚终端子系统的结构中消失了。

因为在这个例子中还有第二个虚终端，所以该虚终端子系统知道这第二个虚终端的情况于，是开始激活这个虚终端。因为这第二个终端以监督方式工作，所以虚终端子系统将对操作系统发出一个允许显示中断，而操作系统则在收到此中断后接着向这一终端的应用程序发送一信号SIGGRANT。此时，这个终端就控制了显示硬件。

图9表示两个终端以KSR和监督方式打开两个终端的情形。当监督方式的终端处于不工作状态时，它被转变成KSR方式。这个终端随后再以KSR方式重新启动。接着又把KSR方式变为监督方式。

在上述情形中，应用程序必须记住：因为该终端先处于监督方式，然后转为KSR方式，所以虚终端子系统没有保持关于那个监督方式的任何信息。因此，那个应用程序必须定义另一个缓冲区环，并在能够完成KSR到监督方式的转换之前使它的所有指针复位。即使是当一个终端先处于监督方式然后转到KSR方式时原先定义过一个环形缓冲区，在做这种转换时，还得重新定义另一缓冲区并重置所有指针，在监督方式转到KSR方式时，环形缓冲区要消失。因此图9中的情形说明，每当一个终端要变为监督方式时，必须按先后次序先发送协议方式，即步骤504，再发送申请显示屏的SVC命令505。

Claims (6)

1、一个这样的数据处理系统，它有一个操作系统、一个虚拟器界面，一个虚终端子系统、若干输入输出设备，能够在操作系统支持下运行一个应用程序，此系统的特点为：

所述的应用程序与所述输出设备之间的直接通信的装置；

在第一种方式和第二种方式中运行所述虚终端子系统的装置。

2、权利要求1所描述的数据处理系统还具有这样的特点：输出设备包括共享一个输出显示器的多个虚终端。

3、权利要求1所描述的数据处理系统还具有这样的特点：所说的第一种方式在输出显示设备上显示正文，所述的第二种方式有效地提供了从所述的应用程序到所述的输出显示设备的直接通路。

4、权利要求1所述的数据处理系统的进一步特征为：所述的直接通讯装置包括一个缓冲区，此缓冲区可由所述的应用程序定义并由此应用程序和所述的虚终端子系统共同管理。

5、权利要求1所述的数据处理系统的进一步特征为：所述的直接通讯装置包括一个缓冲区，此缓冲区用来存贮来自所述输入设备的输入数据，其中所说的应用程序访问所述的缓冲区并把所述的数据输出到所说的输出设备。

6、在一个数据处理系统中运行的一个应用程序与该处理系统中的一个输出显示设备之间的一种通讯方法，其特征为下列步骤：

在第一和第二种方式之间选择一种方式;

在所述的第二种方式下定义一个存贮区;

把数据输入到第二种方式所用的存贮区;

由所述的应用程序以所说的第二种方式把所说的存贮区中的数据送到输出显示设备去显示。

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