操作系统的系统调用与API接口
api
API简介1.应用程序编程接口API（Application Programming Interface,应用程序编程接口）是一些预先定义的函数，目的是提供应用程序与开发人员基于某软件或硬件的以访问一组例程的能力，而又无需访问源码，或理解内部工作机制的细节。
windows APIWindows API是一套用来控制Windows的各个部件的外观和行为的预先定义的Windows函数。
用户的每个动作都会引发一个或几个函数的运行以告诉Windows发生了什么。
操作系统的用户接口这在某种程度上很像Windows的天然代码。
而其他的语言只是提供一种能自动而且更容易的访问API的方法。
以VB为例，它完全隐藏了API并且提供了在Windows环境下编程的一种完全不同的方法，也就是说，你用VB写出的每行代码都会被VB转换为API函数传递给Windows，同样，当你点击窗体上的一个按钮时，Windows会发送一个消息给窗体，VB获取这个调用并经过分析后生成一个特定事件。
API函数包含在Windows系统目录下的动态连接库文件中。
更易理解来说：Windows系统除了协调应用程序的执行、内存的分配、系统资源的管理外，同时他也是一个很大的服务中心。
调用这个服务中心的各种服务(每一种服务就是一个函数)可以帮助应用程序达到开启视窗、描绘图形和使用周边设备等目的，由于这些函数服务的对象是应用程序，所以称之为Application Programming Interface，简称API 函数。
WIN32 API也就是MicrosoftWindows 32位平台的应用程序编程接口。
凡是在 Windows 工作环境底下执行的应用程序，都可以调用Windows API。
linux中的API在linux中，用户编程接口API遵循了UNIX中最流行的应用编程界面标准---POSIX标准。
POSIX标准是由IEEE和ISO/IEC共同开发的标准系统。
什么是系统调用
xx年xx月xx日
目录
• 系统调用的定义和作用 • 系统调用的基本类别 • 系统调用的实现方式 • 系统调用的优缺点 • 系统调用技术的发展趋势
01
系统调用的定义和作用
什么是系统调用
系统调用是一种API，它允许应 用程序访问操作系统提供的核
心服务。
系统调用是操作系统提供给应 用程序的接口，用于实现操作
系统调用技术的应用前景
云计算
在云计算中，通过系统调用技术可以实现高效的资源管理 和调度。
物联网
在物联网中，系统调用技术可以用于实现各种设备的远程 管理和控制。
人工智能
人工智能需要大量的计算和存储资源，系统调用技术可以 用于实现高效的资源调度和管理。
安全领域
在安全领域，系统调用技术可以用于实现更加严格的安全 策略和防护机制，保障系统的安全性和可靠性。
系统调用可以实现获取系统时间、获取系统 负载、获取磁盘空间等操作，从而方便用户 对系统状态进行监控和管理。
系统调用可以实现启动和关闭外部设备、对 外部设备进行读写操作等操作，从而实现对 外部设备的控制和管理。
系统调用的基本原理
系统调用使用软件中断实现，应用程序通过系统调用请求操 作系统服务，操作系统通过中断处理程序将控制权转移到内 核，内核执行相应的服务后将结果返回给应用程序，应用程 序继续执行。
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系统调用的接口
系统调用接口是操作系统提供给应用 程序使用的函数集合，用于向操作系 统请求服务。
系统调用接口通常包括文件操作、进 程控制、内存管理、网络通信等功能 的函数集合。
系统调用接口是操作系统提供的一种 标准化的服务，应用程序使用系统调 用接口来完成对系统资源的访问和管 理。
计算机操作系统实验指导计算机系统调用
使用内核编译法添加系统调用
为了验证系统调用是否成功,编写验证代码如下。 #include <stdio.h> #include <linux/kernel.h> #include <sys/syscall.h> #include <unistd.h> int main() { long int a = syscall(三三三); printf("System call sys_helloworld reutrn %ld\n", a); return 0; }
如图地执行结果,我们得到sys_call_table地址:ffffffffabe00一a0 三. 编写Makefile文件,可参考实验指导书地内容。 四. 编译并装入模块 # sudo make //编译 # sudo insmod hello.ko //装入模块 # lsmod //该命令查看所有模块,用以检查hello是否被装入系统 # sudo rmmod hello.ko //卸载模块
三三三 六四 helloworld
sys_helloworld
使用内核编译法添加系统调用
六. 配置内核 # cd /usr/src/linux-四.一六.一0 # sudo make mrproper # sudo make clean # sudo make menuconfig 七. 编译与安装内核（与第七章类似） # sudo make -j八 # sudo make modules -j八 # sudo make modules_install # sudo make install 八. 重启系统 # uname -r 查看此时地内核版本
编译验证代码: # gcc hello.c
第10章 linux系统调用接口
10.1 API和系统调用 API和系统调用
UNIX操作系统为编程员提供了应用编 操作系统为编程员提供了应用编 程接口(API)。 程接口 。 提供的libc标准函数库中，一部分 标准函数库中， 在API提供的 提供的 标准函数库中 是用户态的库函数， 是用户态的库函数，另一部分是系统调 库函数和系统调用的区别是 区别是： 用。库函数和系统调用的区别是：
中断描述符寄存器IDTR 中断描述符寄存器
IDT的基址 的基址 限长
中断描述符表 物理存储器 ┇
offset selector dpl 01111 offset
陷阱门 80H
CS(代码段寄存器 代码段寄存器) 代码段寄存器
selector
GATE 0
一个门描 述符占8B。 述符占 。 在GDT或 或 LDT中的 中的 代码段描 述符。 述符。
调用参数个 数 系统调用名 字
_syscall0(int,fork)
返回类型值
write()系统调用有 个参数，其封装例程 系统调用有3个参数 系统调用有 个参数， 宏指令格式是： 宏指令格式是： _syscall3(int,write,int,fd, const char*, buf, 参数个数 unsigned int,count) 其中，兰色字符串是write()系统调用需 其中，兰色字符串是 系统调用需 要的3对参数 对参数。 要的 对参数。 可以按照程序清单10-1把 把 可以按照程序清单 _syscall3(int,write,┅)宏展开成下面的代码： 宏展开成下面的代码： ┅ 宏展开成下面的代码
第10章 10章 系统调用接口
系统调用接口的功能
内核为用户与硬件设备(例如： 内核为用户与硬件设备 例如：CPU，磁 例如 ， 打印机等)交互提供了一个接口 交互提供了一个接口。 盘，打印机等 交互提供了一个接口。该 接口被称为系统调用接口。它的功能是： 接口被称为系统调用接口。它的功能是： 使用户编程更加容易， 使用户编程更加容易，把用户从学习硬件 设备的低级编程特性中解放出来。 设备的低级编程特性中解放出来。 可以极大提高系统的安全性， 可以极大提高系统的安全性，因为内核接 收用户请求之前，可以检查其合法性。 收用户请求之前，可以检查其合法性。 使用系统调用接口使得程序具有良好的可 移植性。 移植性。
操作系统第十章操作系统接口
图形用户接口使得用户能够以更 加直观、易用的方式与操作系统 交互，从而实现各种功能，如文
件管理、网络设置等。
03
常见操作系统接口
Unix/Linux系统调用接口
系统调用接口是操作系统提供给应用 程序的接口，用于实现操作系统功能。
系统调用接口提供了丰富的系统调用 函数，如文件操作、进程控制、网络 通信等。
操作系统接口的主要功能是提供 系统调用，允许应用程序请求操 作系统服务，如文件操作、进程 控制、内存管理等。
操作系统接口的重要性
01
02
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资源管理
操作系统接口允许应用程 序对系统资源进行有效的 管理和控制，实现资源的 共享和分配。
系统安全
通过操作系统接口，可以 限制应用程序对系统资源 的访问权限，保护系统免 受非法访问和破坏。
Mac OS X的Cocoa和Carbon接口
Mac OS X的Cocoa接口是一个基于面向对象技术的应用程序开发框架， 它提供了丰富的类库和框架，用于开发Mac OS X应用程序。
Carbon接口是Mac OS X操作系统提供的一个旧的API集锦，它提供了许 多旧的API函数和数据类型，用于开发传统的Mac OS应用程序。
自然语言处理技术
利用自然语言处理技术，使操作 系统能够理解和执行人类语言指 令，提高人机交互的便利性和效
率。
语音识别与合成
通过语音识别技术，将语音转换 为文本，实现语音输入；同时， 通过语音合成技术，将文本转换
为语音，实现语音输出。
语义理解与推理
通过语义理解与推理技术，使操 作系统能够理解更复杂的语言结 构和含义，提高自然语言交互的
Unix/Linux系统调用接口采用系统调 用的方式，应用程序通过系统调用接 口来请求操作系统的服务。
操作系统的系统调用接口
操作系统的系统调用接口操作系统的系统调用接口是操作系统与应用程序之间进行交互的重要接口。
系统调用是应用程序通过操作系统提供的接口来访问操作系统功能的方法。
系统调用接口为应用程序提供了访问底层硬件资源和操作系统服务的方式，使得应用程序能够进行文件操作、进程管理、内存管理等操作。
系统调用接口一般包括以下几个方面：1. 文件操作：系统调用接口提供了访问文件系统的方法，包括打开文件、读写文件、关闭文件等操作。
应用程序可以通过系统调用接口来访问文件系统中的文件，实现文件的读写和管理。
2. 进程管理：系统调用接口提供了创建进程、销毁进程、进程间通信等功能。
通过系统调用接口，应用程序可以对进程进行管理，实现进程的创建和销毁，以及进程之间的通信和同步。
3. 内存管理：系统调用接口提供了内存分配、内存释放、内存保护等功能。
应用程序可以通过系统调用接口来申请内存空间，释放内存空间，并进行内存保护，确保程序的运行安全和稳定性。
4. 网络通信：系统调用接口还提供了网络通信的功能，包括网络套接字的创建、读写网络数据、网络连接等操作。
应用程序可以通过系统调用接口实现与其他计算机的网络通信，实现数据的传输和交换。
在不同的操作系统中，系统调用接口可能有所不同，但基本的功能和原理是相似的。
应用程序通过系统调用接口来访问操作系统的功能，实现对底层硬件资源和操作系统服务的访问和管理。
系统调用接口是操作系统与应用程序之间进行交互的桥梁，是操作系统提供给应用程序的重要接口之一。
总之，系统调用接口是操作系统与应用程序之间进行交互的重要接口，为应用程序提供了访问底层硬件资源和操作系统服务的方式，实现了应用程序与操作系统之间的通信和协作。
通过系统调用接口，应用程序可以对文件系统、进程管理、内存管理、网络通信等功能进行访问和管理，实现了应用程序的功能和操作系统的功能的互通和交互。
操作系统的系统调用接口是操作系统设计的重要组成部分，是操作系统与应用程序之间进行交互的桥梁，确保了应用程序在操作系统上的正常运行和使用。
操作系统思考题
操作系统思考题第一篇：操作系统思考题习题一2.计算机系统的资源可分成哪几类？试举例说明。
答：软件和硬件。
软件包括系统软件和应用软件；硬件CPU、内存条、外部I/O设备，以及系统总线。
3.什么是操作系统？计算机系统配置操作系统的主要目标是什么？答：操作系统是管理系统资源、控制程序执行、发送人机界面、提供各种服务，并合理组织计算机工作流程和为用户方便而有效地使用计算机提供良好运行环境的最基本的系统软件。
A.方便用户使用；B.扩充机器功能；C.管理各类资源；D.提高系统效率；E.构筑开放环境。
4.操作系统如何实现计算与操作过程的自动化？答：大致可以把操作系统分为以下几类：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。
其中批处理操作系统能按照用户预先规定好的步骤控制作业的执行，实现计算机操作的自动化。
又可分为批处理单道系统和批处理多道系统。
单道系统每次只有一个作业装入计算机系统的主存储器运行，多个作业可自动、顺序地被装入运行。
批处理多道系统则允许多个作业同时装入主存储器，中央处理器轮流地执行各个作业，各个作业可以同时使用各自所需的外围设备，这样可以充分利用计算机系统的资源，缩短作业时间，提高系统吞吐率。
5.操作系统要为用户提供哪些基本的和共性的服务？答：操作系统为用户提供的基本和共性服务有：1）创建程序和执行程序。
2）数据I/O和信息存取。
3）通信服务。
4）差错检测和处理。
为了保证自身高效率、高质量地工作，使得多个应用程序能够有效地共享系统资源，提高系统效率，操作系统还具备其他一些功能：资源分配、统计、保护等。
6.试述操作系统所提供的各种用户接口。
答：操作系统通过程序接口和操作接口将其服务和功能提供给用户。
程序接口由一组系统调用组成，在应用程序中使用“系统调用”可获得操作系统的低层服务，访问或使用系统管理的各种软硬件资源，是操作系统对外提供服务和功能的手段；操作接口由一组命令和（或）作业控制语言组成，是操作系统为用户提供的组织和控制作业执行的手段。
穿越操作系统迷雾：从零实现操作系统_随笔
《穿越操作系统迷雾：从零实现操作系统》读书记录目录一、内容概览 (2)二、第一章 (3)1. 操作系统定义及功能 (4)2. 操作系统发展历史 (5)3. 操作系统分类 (7)三、第二章 (8)1. 系统调用与API (9)2. 进程管理 (10)3. 内存管理 (11)4. 文件系统管理 (12)四、第三章 (13)1. 构建环境搭建与工具选择 (15)2. 系统框架设计与实现 (16)3. 系统核心功能实现 (17)五、第四章 (19)1. 进程调度与CPU管理 (20)2. 文件系统设计与实现 (21)3. 存储管理策略解析 (21)4. 中断与异常处理机制 (22)六、第五章 (24)1. 操作系统性能评估指标与方法 (25)2. 系统性能优化策略与技术手段 (27)3. 操作系统安全与稳定性保障措施 (29)七、第六章 (30)一、内容概览《穿越操作系统迷雾：从零实现操作系统》是一本关于操作系统原理和技术的书籍，作者通过深入浅出的方式，带领读者领略操作系统的奥妙。
本书共分为五个部分，分别是：基本概念与设计原理、进程管理、内存管理、文件系统和设备驱动。
第一部分主要介绍了操作系统的基本概念和设计原理，包括操作系统的作用、分类、发展历程以及常见的操作系统内核结构。
通过对这些概念的讲解，读者可以对操作系统有一个整体的认识。
第二部分主要讲述了进程管理，包括进程的创建、调度、同步与通信等。
作者通过实例和图示，详细解释了进程管理的核心原理和技术，帮助读者理解进程管理的实现方式。
第三部分主要介绍了内存管理，包括内存分配、虚拟内存、页面置换算法等内容。
通过对内存管理的剖析，读者可以掌握操作系统在内存管理方面的关键技术和策略。
第四部分主要讨论了文件系统，包括文件操作、目录结构、磁盘调度等内容。
作者通过实际案例和理论分析，帮助读者理解文件系统的工作原理和实现方法。
第五部分主要介绍了设备驱动，包括设备驱动的基本概念、接口定义、驱动程序编写等内容。
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操作系统的系统调用与API接口操作系统是计算机系统中与硬件、用户和应用程序直接交互的核心
组件。
为了实现对计算机资源的管理和控制，操作系统提供了系统调
用和API接口两种重要的机制。
本文将探讨操作系统的系统调用和
API接口的概念、作用及其在计算机系统中的应用。
一、系统调用
系统调用是操作系统提供给应用程序直接访问操作系统内核功能的
机制。
通过系统调用，应用程序可以请求操作系统执行某些特权指令、访问硬件资源、进行进程管理等操作。
系统调用将底层的操作系统功
能封装成高级的接口，提供给应用程序使用。
系统调用的优点是保证了操作系统的安全性和稳定性。
由于应用程
序只能通过系统调用来访问操作系统功能，它们无法直接操作底层资源。
这样可以防止应用程序对系统资源的滥用，同时也能够确保操作
系统的正常运行。
二、API接口
API（Application Programming Interface）是指向外部应用程序提供
的一组操作系统功能的接口。
通过使用API接口，应用程序可以调用
操作系统提供的现有函数或类来实现特定的操作。
API接口封装了系统调用的底层机制，并提供了一种更加高级和易用的方式来使用操作系
统功能。
API接口的优点是提高了应用程序的开发效率和可移植性。
由于
API接口提供了高级的函数和类，应用程序开发者不需要关心系统调用的底层实现细节，只需要调用相应的API函数即可。
此外，API接口
也提供了跨平台的能力，使得应用程序能够在不同的操作系统上运行，提高了开发的灵活性和可扩展性。
三、系统调用与API接口的关系
系统调用和API接口是操作系统提供的两种不同的机制，但它们之
间存在紧密的联系和依赖关系。
系统调用是操作系统提供的底层机制，用于让应用程序能够直接访
问操作系统内核功能。
系统调用提供了一系列的接口函数，应用程序
可以通过调用这些函数来请求操作系统完成特定的操作。
系统调用是
操作系统与应用程序之间的桥梁，为应用程序提供了对底层资源的访
问能力。
API接口则是对系统调用的一种封装和抽象，为应用程序开发者提
供了更加高级和易用的方式来调用操作系统功能。
API接口中封装了一系列的函数和类，应用程序可以通过调用这些函数和类来实现特定的
操作。
API接口提供了一种标准化和统一化的编程界面，使得应用程序开发更加方便和高效。
在实际应用中，应用程序通常是通过调用API接口来实现对操作系
统功能的访问和利用。
而API接口底层则会调用相应的系统调用来完
成具体的操作。
通过这种方式，应用程序可以使用高级的API接口来
进行开发，而无需直接操作系统调用。
总结：
操作系统的系统调用和API接口是实现操作系统功能访问的两种机制。
系统调用是操作系统提供的底层机制，用于应用程序直接访问操作系统内核功能；API接口则封装了系统调用，为应用程序提供了高级和易用的方式来调用操作系统功能。
系统调用和API接口相互关联，通过API接口调用实现对系统调用的封装和抽象。
在实际应用中，应用程序通常通过调用API接口来访问和利用操作系统功能。
操作系统的系统调用和API接口为应用程序开发和运行提供了便利和灵活性，是计算机系统中不可或缺的组成部分。