系统调用(system call),通常用c或c++编写,对底层任务(如需直接访问硬件)可能以汇编语言指令的形式提供。
一个系统调用的例子:
编写一个从一个文件读取数据并复制到另一个文件的简单程序,则需要以下系统调用序列:
获取输入文件名:
获取输出文件名:
打开输入文件:
loop:
直到读取失败
关闭输出文件
将完成信息输出到屏幕
正常结束
然而, 一般程序开发人员根据应用程序接口(API)设计程序,有三种常用的API:
1.适用于windows系统的win32 API
2.适用于POSIX系统的POSIX API(包括UNIX、Linux 和Mac OS X 版本)
3.设计运行于java虚拟机程序的java API
在后台,组成API的函数通常为应用程序员调用实际的系统调用。
向操作系统传递参数有三种方法
最简单的是通过寄存器来传递参数
不过有时参数数量会比寄存器多。这时,这些参数通常存在内存的块和表中,并将块的地址通过寄存器来传递。linux采用这样的方法。
参数还可压入堆栈中,并通过操作系统弹出。
系统调用大致可分五类:进程控制、文件管理、、设备管理、信息维护、通信。
运行程序需要能正常或非正常地中断其执行(end或abort)
如果一个系统调用被用来非正常的中断执行程序,或者程序运行碰到问题引起错误陷阱,那么可能会有内存信息转储并产生一个错误信息。内存信息转储通常写到磁盘上,并被调试器(帮助程序员发现和检查错误的系统程序)检查和确定问题原因。操作系统必须将控制权转交给命令解释器。命令解释器紧接着读取下一个命令。
对于交互系统:
命令解释器简单的读取下一个命令,因为假定用户会采取合适的命令处理错误
对于GUI系统:
一个弹出窗口提醒错误并提个建议
对于批处理系统:
命令解释器终止整个作业并继续下一个作业。出现错误时,有的系统允许控制卡指出一个具体的恢复动作。控制卡是一个批处理概念,他是一个管理进程执行的命令。可定义一个错误级别。更加严重的错误可用更高级的错误参数来表示。命令解释器和下一个程序能利用错误级别自动决定下一个动作。
执行一个程序或作业可能需要装入另一个程序。这一点允许命令解释器来执行一个程序,该命令可通过用户命令,鼠标单机和批处理命令来表示。当装入程序终止时:
如果新程序终止时控制权返回到现有程序,那么必须保存现有程序的内存映像。因此,实际上建立一个机制以便一个程序调用另一个程序。如果两个程序并发继续,那么创建了一个新作业和进程以便多道执行。有的系统调用专门用于这一目的(create process 或 submit job)
如果创建新作业和进程,那么应该能够控制他的执行。这种控制要求能决定和重置进程或作业的属性,包括优先级、最大允许执行时间等。必要时也要能终止它。
另一组系统调用有助于调试程序,许多系统提供转储内存信息的系统调用,这有助于调试程序,程序trace在执行时能列出所用的每条执行的指令,但是只有少数几类系统提供。
许多操作系统提供时间表来表示一个程序在某个位置执行的时间。时间表要求具有跟踪功能或定时 时间中断。每次定时中断,会记录计数器的值。
常用的文件管理系统调用:
首先能创建和删除文件。每个系统调用需要文件名,可能还会需要一些文件属性。创建文件滞后,就需要打开并使用,也可能需要读,写,重定位,最后需要关闭文件。
使用目录来组织文件系统中的文件,目录也需要相同的操作。
另外,还至少需要读取文件属性和设置文件属性,有的操作系统提供更多调用,如文件移动和复制。
其余的,一部分可能提供采用代码或系统调用完成这些操作的API,另一部分可能仅提供完成这些任务的系统程序。
如果系统程序被其他程序所调用,则其中每一个军可以被其他系统调用视为一个API
程序在执行时需要用到一些资源才能继续运行,否则,程序必须等待可用的足够多的资源。
操作系统控制的不同资源可当做设备看待,这些设备有些是物理设备(磁带),而其他可当做抽象或虚拟的设备(如文件)。如果系统有多个用户,那么用户必须请求设备以确保能独自使用它。在使用完设备之后,用户需要释放它。
一旦请求了设备(并且得到设备之后),就能如同对待文件一样对设备进行读,写,重定位。I/O与文件非常相似,以至于许多操作系统(如UNIX)将这两者合并为文件-设备结构。
许多系统调用用来在用户程序和操作系统间传递信息,调用返回的信息可能是系统版本、空闲内存、进程信息等
另外,操作系统维护所有进程的信息,有些操作系统调用可访问这些信息。
有两种模型:
消息传递模型和共享内存模型。
对于消息传递模型,通信进程彼此交换消息来交换信息。
对于共享内存模型,进程使用 shared memory create 和 shared memory attach系统调用来获得其他进程所拥有的内存区域的访问权。
计算机的逻辑层次中,最底层是硬件,上面是操作系统,接着是系统程序,最后是应用程序。
系统程序提供了一个方便的环境,以开发程序和执行程序。其中一小部分指示系统调用的简单接口没其他可能是相当复杂的。
它们可分为:
文件管理、状态信息、文件修改、程序语言支持、程序装入和执行、通信。
原文地址:http://blog.csdn.net/sunmc1204953974/article/details/45363799