第2章操作系统用户界面分解.ppt

系统调用举例 程序中：open 打开文件 creat 创建文件 exit 进程终止（程序序结束） close 关闭文件 3.系统调用 系统调用是通过访管指令实现的 在程序中，如果希望请求操作系统的服务（例，打开一个文件，显示某个目录的内容等），就要执行一条访管指令（trap、int），系统处理这个中断，即为用户提供相应的服务（或者称响应用户的请求）。 PDP－11系统计算机的UNIX系统 ： TRAP N 微机windows 95/98/ NT ，MS-DOS ： INT N N：为地址码 注意：在汇编程序中是显式地使用访管中断命令，trap、INT。而在高级语言中（C语言）是隐式使用访管指令。 系统调用的类型 凡是涉及操作系统核心管理资源的操作必须由系统调用实现。系统调用的类型有： 设备管理类 文件管理类：如open （） 、close（） 进程控制类：如 fork（）、 wait（） 进程通信类 存储管理类 维护管理类 不同的操作系统提供不同的系统调用。通常，每个系统都有几十到几百条系统调用 系统调用越多，功能就越强，使用更加灵活 系统调用的实现 不同的操作系统，系统调用实现的具体方法有所不同，但其实质的特点是相同的： 每个系统调用对应一个系统调用号； 每个系统调用有一个对应的执行程序段； 每个系统调用要求一定数量的输入参数和返回值； 整个系统有一个系统调用执行程序入口地址表； 系统调用的实现 在陷入中断发生时，从用户态－核心态。这一转换在发生访管中断时由硬件自动实现。 系统调用语句本身是硬件提供的(机器指令)，但其所调用的功能是操作系统提供的。每种机器的机器指令集中都有一条系统调用指令 系统调用的实现 图2.7 系统调用的处理过程 系统调用的实现 使用步骤 系统调用所需参数及其首地址送到规定的通用寄存器 设置一条调用指令（访管指令或软中断指令） 执行过程 保护用户程序的现场 执行相应功能：根据系统调用提供的功能号，访问系统功能入口地址表，得到相应功能的人口地址，然后转去执行 返回处理：在系统调用处理结束之后，还要恢复处理器现场。在操作系统中，处理器的现场一般被保护在特定的内存区或寄存器中 系统调用的实现 参数传递 目的：实现用户程序和系统程序间的参数传递 常用实现方法： 由陷入指令自带参数：陷入指令的长度有限的，且还要携带系统调用功能号，只能自带有限的参数 通过有关通用寄存器来传递参数：这些寄存器应是系统程序和用户程序都能访问，由于寄存器长度较短，无法传递较多的参数 更为常见的是在内存中开辟专用堆栈区来传递参数 UNIX系统调用实现 UNIX系统调用的使用 在UNIX系统中系统调用是自陷的一种。 例如，某用户程序要求打开一个文件： 汇编语言程序中： trap 5 C语言程序中：open(“文件路径名，mode） UNIX系统调用实现 自陷指令(trap) trap处理程序是UNIX系统的自陷处理程序，负责处理所有的自陷（来自处理机内部的中断），其中包括系统调用的处理。 系统调用的处理过程： 把要求的参数传送到指定的存储区（user结构中） 根据系统调用号查系统调用入口表，找到相应处理程序的入口地址，并启动执行 处理程序执行完成后，返回trap程序，trap程序返回中断自陷总控程序。 UNIX系统调用实现 系统调用人口表 系统调用人口表是系统调用处理程序人口地址表，该表的第一个表目对应0号系统调用，第二个表目对应1号系统调用，如此类推。在老版本的UNIX系统中只有64个系统调用，在现代流行的UNIX系统版本中，一般有128个系统调用。 UNIX系统的系统调用人口表的定义如下： struct sysent { int count; /* 参数的个数 */ int (*call)(); /* 执行程序人口地址 */ } sysent[64]; UNIX系统调用实现 系统调用与过程调用的区别 运行在不同的系统状态 一般过程调用，其调用程序和被调用程序都运行在相同状态：核心态或用户态 系统调用：调用程序在用户态，被调用程序在系统态 状态的转换，通过软中断进入 一般的过程调用不涉及系统状态的转换，可直接由调用过程转向被调用过程 运行系统调用时，调用和被调用过程在不同系统状态，不允许由调用过程直接转向被调用过程 通过软中断机制先由用户态转换为核心态 在OS核心分析后，转向相应的系统调用处理子程序 习题 教材 p34 习题4、5、7、8 第