操作系統引論 | 操作系統的用戶介面

來自專欄 操作系統筆記

操作系統提供給用戶的由兩種介面：

• 命令介面：
• 作業控制語言
• 鍵盤命令
• 圖形界面
• 程序介面：
• 系統功能調用

命令介面

命令介面是普通用戶與操作系統的介面。

• 命令介面類型：
• 聯機用戶介面：
• 由一組鍵盤操作命令及命令解釋程序組成（通過命令解釋程序對用戶從鍵盤輸入的命令進行檢查命令格式、完成命令的執行）。
• 圖形介面：
• 菜單驅動方式、圖符驅動方式（使用滑鼠或者觸摸屏來實現交互）
• 離線用戶介面：
• 由一組作業控制語言（JCL）組成：
• I/O命令；編譯命令；操作命令；條件命令。
• * 程序員在提交作業時會書寫作業說明書，包括作業基本情況描述（作業名、用戶名、編程語言、允許的最長處理時間等）、作業控制描述（各作業步的操作順序、出錯處理等）和作業資源要求描述（要求處理時間、內存大小、外設種類及數量、優先順序等）。
• 命令介面類型與操作系統類型的關係
• 批處理系統 —— 作業控制語言
• 互動式系統（分時操作系統、微機操作系統）—— 鍵盤命令及圖形用戶界面
• 實例操作系統提供的用戶界面
• MS-DOS —— 鍵盤命令、系統功能調用
• Windows —— 圖形用戶界面、系統功能調用（鍵盤命令相對來說使用的比較少）
• Linux UNIX —— 鍵盤命令、圖形用戶界面、系統功能調用

系統調用

應用程序與OS的介面，在應用程序中使用系統調用。

系統功能調用是用戶在程序一級請求操作系統服務的一種手段，它是帶有一定功能號的「訪管指令」。訪管指令是由硬體提供的一條機器指令，但是其功能是由操作系統中的程序完成的，即由軟體方法實現的。

• 系統調用流程

在應用程序中需要在顯示器上顯示一串字元，那麼需要使用C語言中的 printf 函數，在 printf函數中包含了一條訪管指令 0x80， 這條訪問指令其實就是發出一條軟中斷信號，讓 CPU 執行 int 0x80 的中斷處理程序。這條中斷處理程序對應的就是內核中的 system_call 。按照我們之前講解的中斷處理程序的執行過程執行 0x80 的中斷處理程序。

• 系統調用處理程序： system_call()
• 系統調用處理程序 system_call() 執行 int 0x80 異常的處理程序，是所有程序調用的入口點。其所完成的主要工作是：
• 宏SAVE_ALL保護現場；
• 正確性檢查 ；
• 依eax中所包含的系統調用號，調用其對應的服務常式：

call *SYMBOL_NAME(sys_call_table)(0,%eax,4) // eax 存放的是系統調用號

• 系統服務常式結束時，通過宏RESTORE_ALL恢復寄存器；
• 最後通過iret指令返回。
• 系統調用號
• linux中，每個系統調用被賦予一個唯一的系統調用號
• 系統調用號定義在include/asm-i386/unistd.h頭文件中
• 系統調用號格式如下：

#define __NR_restart_syscall 0 #define __NR_exit 1 #define __NR_fork 2 #define __NR_read 3 #define __NR_write 4 #define __NR_open 5 ………… #define __NR_fremovexattr 237

• 系統調用入口表
• 系統調用表記錄了內核中所有已註冊過的系統調用，它是系統調用的跳轉表。
• 系統調用表是一個函數指針數組，表中依次保存所有系統調用的函數指針。
• Linux系統調用表保存在arch/i386/kernel/下的entry.S中。

• 系統調用參數傳遞
• 寄存器傳遞
• eax：系統調用號
• ebx, ecx, edx, esi和edi按照順序存放前五個參數
• 系統調用執行流程