系統(tǒng)調(diào)用概述

由操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)提供的所有系統(tǒng)調(diào)用所構(gòu)成的集合即程序接口或應(yīng)用編程接口(Application Programming Interface，API)。是應(yīng)用程序同系統(tǒng)之間的接口。

操作系統(tǒng)的主要功能是為管理硬件資源和為應(yīng)用程序開發(fā)人員提供良好的環(huán)境來使應(yīng)用程序具有更好的兼容性，為了達(dá)到這個(gè)目的，內(nèi)核提供一系列具備預(yù)定功能的多內(nèi)核函數(shù)，通過一組稱為系統(tǒng)調(diào)用(system call)的接口呈現(xiàn)給用戶。系統(tǒng)調(diào)用把應(yīng)用程序的請求傳給內(nèi)核，調(diào)用相應(yīng)的內(nèi)核函數(shù)完成所需的處理，將處理結(jié)果返回給應(yīng)用程序。

現(xiàn)代的操作系統(tǒng)通常都具有多任務(wù)處理的功能，通常靠進(jìn)程來實(shí)現(xiàn)。由于操作系統(tǒng)快速的在每個(gè)進(jìn)程間切換執(zhí)行，所以一切看起來就會(huì)像是同時(shí)的。同時(shí)這也帶來了很多安全問題，例如，一個(gè)進(jìn)程可以輕易的修改進(jìn)程的內(nèi)存空間中的數(shù)據(jù)來使另一個(gè)進(jìn)程異?；蜻_(dá)到一些目的，因此操作系統(tǒng)必須保證每一個(gè)進(jìn)程都能安全的執(zhí)行。這一問題的解決方法是在處理器中加入基址寄存器和界限寄存器。這兩個(gè)寄存器中的內(nèi)容用硬件限制了對儲(chǔ)存器的存取指令所訪問的儲(chǔ)存器的地址。這樣就可以在系統(tǒng)切換進(jìn)程時(shí)寫入這兩個(gè)寄存器的內(nèi)容到該進(jìn)程被分配的地址范圍，從而避免惡意軟件。為了防止用戶程序修改基址寄存器和界限寄存器中的內(nèi)容來達(dá)到訪問其他內(nèi)存空間的目的，這兩個(gè)寄存器必須通過一些特殊的指令來訪問。通常，處理器設(shè)有兩種模式：“用戶模式”與“內(nèi)核模式”，通過一個(gè)標(biāo)簽位來鑒別當(dāng)前正處于什么模式。一些諸如修改基址寄存器內(nèi)容的指令只有在內(nèi)核模式中可以執(zhí)行，而處于用戶模式的時(shí)候硬件會(huì)直接跳過這個(gè)指令并繼續(xù)執(zhí)行下一個(gè)。同樣，為了安全問題，一些I/O操作的指令都被限制在只有內(nèi)核模式可以執(zhí)行，因此操作系統(tǒng)有必要提供接口來為應(yīng)用程序提供諸如讀取磁盤某位置的數(shù)據(jù)的接口，這些接口就被稱為系統(tǒng)調(diào)用。當(dāng)操作系統(tǒng)接收到系統(tǒng)調(diào)用請求后，會(huì)讓處理器進(jìn)入內(nèi)核模式，從而執(zhí)行諸如I/O操作，修改基址寄存器內(nèi)容等指令，而當(dāng)處理完系統(tǒng)調(diào)用內(nèi)容后，操作系統(tǒng)會(huì)讓處理器返回用戶模式，來執(zhí)行用戶代碼。

系統(tǒng)中的程序類型及狀態(tài)操作系統(tǒng)中的狀態(tài)分為管態(tài)(核心態(tài))和目態(tài)(用戶態(tài))。特權(quán)指令：一類只能在核心態(tài)下運(yùn)行而不能在用戶態(tài)下運(yùn)行的特殊指令。不同的操作系統(tǒng)特權(quán)指令會(huì)有所差異，但是一般來說主要是和硬件相關(guān)的一些指令。訪管指令：本身是一條特殊的指令，但不是特權(quán)指令。(trap指令)?；竟δ埽骸白栽高M(jìn)管”，能引起訪管異常。 [2] 用戶程序只在用戶態(tài)下運(yùn)行，有時(shí)需要訪問系統(tǒng)核心功能，這時(shí)通過系統(tǒng)調(diào)用接口使用系統(tǒng)調(diào)用。

系統(tǒng)功能調(diào)用系統(tǒng)功能調(diào)用：就是用戶在程序中使用“訪管指令”調(diào)用由操作系統(tǒng)提供的子功能集合。其中每一個(gè)系統(tǒng)子功能稱為一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用命令，也叫廣義指令。

系統(tǒng)調(diào)用本質(zhì)上是一種過程調(diào)用，但它是一種特殊的過程調(diào)用，與一般用戶程序中的過程調(diào)用有明顯的區(qū)別 。

運(yùn)行狀態(tài)不同運(yùn)行狀態(tài)不同。系統(tǒng)調(diào)用的調(diào)用過程和被調(diào)用過程運(yùn)行在不同的狀態(tài)，而普通的過程調(diào)用一般運(yùn)行在相同的狀態(tài)。

調(diào)用方法不同調(diào)用方法不同。系統(tǒng)調(diào)用必須通過軟中斷機(jī)制首先進(jìn)入系統(tǒng)核心，然后才能轉(zhuǎn)向相應(yīng)的命令處理程序。普通過程調(diào)用可以直接由調(diào)用過程轉(zhuǎn)向被調(diào)用過程。

返回問題返回問題。在采用搶先式調(diào)度的系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)調(diào)用返回時(shí)，要重新進(jìn)行調(diào)度分析――是否有更高優(yōu)先級的任務(wù)就緒。普通的過程調(diào)用直接返回調(diào)用過程繼續(xù)執(zhí)行。