第7章 操作系统接口ppt课件计算机操作系统汤小丹梁红兵版

第7章

操作系统接口

第7章 操作系统接口

7.1 系统功能调用

7.2 图形用户接口7.3 用户管理

习题

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7.1 系统功能调用7.1.1 系统调用及实现 1.程序的状态 在计算机系统中运行的程序，大体上可以分为两 类：系统程序和用户程序。这两类程序的作用是不同 的，前者是后者的管理者和控制者，系统程序享有普

通用户程序不能享有的特权。

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户程序的运行和系统程序的运行区分开来： 把操作系统程序运行的状态称为管态或者系统态；

把用户程序运行的状态称为算态或者目态。在UNIX中，系统程序运行的状态叫核心态，用户程 序运行的状态叫做用户态。

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为了区分只能在管态下允许执行，而不能在算态 下调用的一类专用指令，引进了特权指令。特权指令 是一类只能在管态下执行而不能在算态下执行的特殊 的指令。这些指令在不同的机器中有不同的规定，通 常与硬件有很大的关系。常见的特权指令有如下几类：

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(1) 传送程序状态字指令。该指令负责从内存单元 取出程序状态字，送到程序状态寄存器中，可用来改 变程序的运行状态。 (2) 启动、测试和控制外设的指令。这些指令直接 用于操纵外部设备的运行。

(3) 存取特殊寄存器的指令。特殊寄存器是指系统中的中断寄存器、时钟寄存器、上/下界地址寄存器等， 这些寄存器只能在管态下由系统程序存取。

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7.系统功能调用 (1) 需要有这样一条指令，它能使处理机从算态进 入管态，并向操作系统提出要代为完成的工作。 (2) 在管态下由操作系统完成用户程序提出的请求。 (3) 操作系统完成所做工作后，应返回到用户程序，

即从管态又回到原来的算态。

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7.系统调用与普通过程调用的区别 系统调用在本质上是一种过程调用，但它是一种

特殊的过程调用，与一般用户程序中的过程调用有明显的区别。 1) 运行在不同的系统状态

一般的过程调用，其调用或被调用的过程要么都是子程序，要么都是系统程序，而且都运行在同一系 统状态下，即系统态(管态)或用户态(目态)。

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2) 通过软中断进入一般的过程调用可直接由调用过程转向被调用过程。 而执行系统调用时，因为调用过程和被调用过程处于不 同的系统状态，所以不允许由调用过程直接转向被调用 过程，只能通过软中断机制，先进入操作系统核心，经 核心处理后，才能转向相应的命令处理程序。

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3) 返回问题 一般的过程调用，当被调用过程执行完后，将返

回

到调用过程继续执行。然而，在采用了抢占剥夺调度方式的系统中，在被调用过程执行完后，要对系统 中所有要求运行的进程进行优先权的分析。

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4. 系统调用的功能 1) UNIX的系统功能 UNIX的系统调用接口见图7.4。UNIX提供的系统 功能主要包含有设备管理、文件管理、进程和存储管 理等。

(1) 设备管理：设备的读写和控制。其系统调用见表7.8。 (2) 文件管理：文件读写和文件控制。其系统调用 见表7.9。

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用户用户接口 库接口 系统功能 调用接口

用户

用户

标准应用程序，如Shell、编译器等 标准库 (open,close,write,fork等) 用户模式

UNIX操作系统 (设备管理，文件管理，进程管理，存储管理等) 硬件 (CPU,内存，磁盘，终端等)

核心模式

图7.4 UNIX的系统调用接口

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表7.8 设备管理系统调用

ioctl open

设备配置 设备打开

closeread write

设备关闭读设备 写设备

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表7.9 文件管理系统调用open close read write seek creat stat mount chmod 文件打开 文件关闭 读文件 写文件 读/写指针定位 文件创建 读文件状态 安装文件系统 修改文件属性

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(3) 进程控制：创建、终止、暂停等控制。其系统 调用见表7.10。 (4) 进程通信：消息队列、共享存储区、socket等 通信渠道的建立、使用和删除。其系统调用见表7.11。 (5) 存储管理：内存的申请和释放。其系统调用见

表7.12。(6) 系统管理：设置和读取时间、读取用户和主机 标识等。其系统调用见表7.13。 (7) 文件保护系统调用见表7.14。

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表7.10 进程控制系统调用

fork exit

创建进程 进程自我终止

waitsleep getpid

阻塞当前进程进程睡眠 读父进程标识

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表7.11 进程通信系统调用

msgget msgsnd msgrcv shmget shmat semget semop

获取消息队列标识数 向消息队列发消息 从消息队列中接收一个消息 创建共享内存段 共享内存段映射到进程的虚拟地址 创建一个信号灯组 对信号灯组的控制