第九章 操作系统接口

联机用户接口也叫联机命令接口、交互式用户两种形式：

用户组终端键盘键入的命令被称为命令语言，由一组命令动词和参数组成，以命令行的形式

每一条命令指示系统完成特定的功能。

完整的命令集反映了系统提供给用户可使用的全部功能。

命令语言又可分为两种方式：

命令行方式

用户从终端直接输入命令，系统反馈后才能输入下一条

命令的执行时间断的，伴随着用户和系统之间的不断交互

一般形式：

Command arg1 arg2 …argn

将多条命令写入批命令文件，一次建立，多次用户不必记忆和键入命令，系统可连续执行多

为了实现命令方式下的人机交互，系统需配备：

7.1.4 命令解释程序
位于是OS的最高层，以便与用户交互。 功能： „ 先对用户输入的命令进行解释 „ 再转入相应命令的处理程序去执行 例如： „ MS-DOS中的 „ UNIX中的Shell
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7.1.4 命令解释程序
1. 作用
在屏幕上给出提示符、读入和识别命令， 转入相应命令处理程序的入口地址，把控 制权交给该处理程序执行，将处理结果回 送到屏幕显示。 2. 组成 3. 工作流程
„
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7.3 系统调用
程序接口：OS专为用户程序设置的接口，是 用户程序取得OS服务的唯一途径，由各种类 型的系统调用组成。 系统调用的概念 系统调用的类型 POSIX标准 系统调用的实现
1. 2. 3. 4.
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7.3.1 系统调用的基本概念
OS核心中的一组实现各种系统功能的子程序 （过程），可以提供给应用程序使用。 但是，为了避免破坏OS，不允许用户程序直接 调用这些子程序（过程），OS提供了一系列系 统调用命令，应用程序只能通过系统调用去调 用所需系统过程。
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系统态和用户态
为了防止系统程序被破坏，为计算机设置了两 种状态： „ 系统态(管态、核心态)
Š 操作系统
„
用户态(目态)
Š 应用程序
实际运行中，处理机会在系统态和用户态切换。 使用系统调用时，需要进行两种状态的切换。
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特权指令和非特权指令
特权指令 „ 系统态时运行的指令 „ 对内存空间访问不受限制，可访问用户空间，也可 访问系统空间 „ 如：启动外设、设置系统时钟、关中断… „ 只允许操作系统使用，不允许应用程序使用 非特权指令 „ 用户态时运行的指令 „ 只能访问用户空间 „ 不能直接访问系统中的硬件和软件，避免应用程序 运行异常时破坏系统 „ 采用硬件实现权限的限制 16

系统调用
前述机制带来的矛盾： „ 为了安全性，应用程序不能直接调用操作系统过程 „ 不使用操作系统提供的服务，应用程序做不了什么 有价值的工作，甚至无法正常工作 系统调用的作用： „ 使应用程序可以间接调用OS的相关过程，取得相应 的服务。 系统调用的本质 „ 应用程序向OS请求服务时的过程调用 „ 是一种特殊的过程调用 17

系统调用的特殊性
与一般的过程调用相比，系统调用具有一定的特殊性
系统调用 运行状态 状态切换 返回问题 嵌套调用 主调程序：用户态 被调程序：系统态 通过软中断进入状态 切换 可能引起调度 有深度限制 一般过程调用 主调程序和被调程序 同在用户态或系统态 不切换 不调度 不限制深度
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系统调用举例——读写文件
用户程序
输入文件
读 写
open create read write close exit … 系统调用
输出文件
用户态
系统态
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中断机制
系统调用通过中断机制实现，一个操作系统的 所有系统调用都通过同一个中断入口来实现。 „ 如：
Š MS-DOS提供了INT 21H Š Linux使用80h
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用户态到系统的转换，需借助中断和陷入机制包括：

过程

系统调用号

系统调用号及其他参数的传递方法

int

int *

_P_OVERLAY _P_WAIT

_P_NOWAIT _P_DETACH

trap.s

CPU