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文章目錄

• • • 1.1.6 系統調用
    • • 1.1.6.1 系統調用和作用
      • 1.1.6.2 系統調用和庫函數
      • 1.1.6.3 系統調用背后的過程
      • 1.1.6.4 小結

1.1.6 系統調用

知識總覽

1.1.6.1 系統調用和作用

前面我們在1.1.1.3那里講過操作系統作為用戶和計算機硬件之間的接口，它需要向上提供一些簡單易用的服務。主要包括命令接口和程序接口。那時候我們說過程序接口主要是允許用戶間接調用。實際上，程序接口由一組系統調用組成。

系統調用是操作系統提供給應用程序（程序員/編程人員）使用的接口，可以理解為一種可供應用程序調用的特殊函數，應用程序可以發出系統調用請求來獲得操作系統的服務。

那為什么應用程序要給操作系統發出請求呢，為什么操作系統需要提供給“系統調用”功能呢？

讓我們想象一個場景，如果我們去打印店打印論文，當我按下了“打印”之后，打印機開始工作。結果我的論文打印到一半的時候，另外一位同學也按下“打印”，開始打印它自己的論文。最終，你的論文和該同學的論文頁面并沒有混雜在一起，都是按順序依次打印的。

那為什么是按順序依次打印呢？為什么不會亂呢？

體現到我們的操作系統來的話，操作系統就是作為調控的那一部分。在某個時刻多個進程同時向操作系統提出系統調用的請求的時候，操作系統就會對各個請求進行協調管理。

應用程序通過系統調用請求操作系統的服務。系統中的各種共享資源都由操作系統統一掌管，因此在用戶程序中，凡是與資源有關的操作，都必須通過系統調用的方式向操作系統提出服務請求，由操作系統代為完成。這樣可以保證系統的穩定性和安全性，防止用戶進行非法操作。

系統調用可以分為五大類，這里只需要簡單的了解，在后面我們會詳細地介紹他們。

需要注意的是，系統調用相關處理涉及到對系統資源的管理、對進程的控制，這些功能需要執行一些特權指令才能完成，因此系統調用的相關處理需要在核心態下完成。

1.1.6.2 系統調用和庫函數

在上圖中，有些庫函數涉及系統調用，例如“創建一個新文件”；有些庫函數則不涉及系統調用，例如“取絕對值”。

1.1.6.3 系統調用背后的過程

在我們用高級語言編寫的代碼中，若有關于系統調用的函數，我們假設為write()。那么在高級語言編譯后會變成匯編語言，如下圖：

也就是說，實際上高級語言中的庫函數里面有些庫函數擁有系統調用的功能，此刻它們雖然看起來很簡單，實際上背后蘊含了很多關于系統調用的細節，而高級語言庫函數的好用之處在于，它屏蔽了關于底層的細節，給了我們一種系統調用最簡單的方式。

這個過程實際上是以下的步驟：

首先由傳遞系統調用參數

執行陷入指令（用戶態）

執行系統調用相應服務程序（核心態）

返回用戶程序

這里有幾個需要注意的點是：

• 陷入指令是在用戶態執行的，執行陷入指令之后會立即引發一個內中斷，從而CPU進入核心態。
• 發出系統調用請求是在核心態，而對系統調用的相應處理在核心態下進行。
• 陷入指令是唯一一個只能在用戶態執行，而不可在核心態執行的指令。

1.1.6.4 小結

• 陷入指令也叫做trap指令/訪管指令。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的王道操作系统考研笔记——1.1.6 系统调用的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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