操作系统接口

1.接口是什么?

接口就是插座,将信号进行转换,屏蔽细节,抽象表现.

对于计算机而言,接口就是一些重要的函数调用,你比如fork()调用cpu,open()打开文件.但是又因为是系统提供的,所以叫做系统调用.

2.我们怎么使用计算机的呢?

三种方式:

a:命令行-linux--

什么是命令?---一段程序而已,不过是一个特殊的命令,比如shell:

不断等待用户输入,然后一旦输入,调用cpu执行指令,返回参数.

b:图形化界面--windows

什么是GUI?--简单的说就是一个消息循环中断机制,不断从内核中提取中断信息,抓出来一个一个进行消息处理,执行相应的消息处理函数.

c:应用程序:ppt,word

3.具体的调用是怎样的呢?

一个标准:POSIX-Portable Operation System Interface Of Unix

也就是一个表罢了,比如任务处理-fork-创建进程,pthread_create-创建一个线程,execl-运行可执行文件;文件系统-open-打开文件.

4.系统调用具体过程:--提供进入内核的方法:

a:直观想法:既然系统调用函数和main.c在同一内存中,那直接调用不就行了么,搞这么麻烦?

------想的很好,但是严重忽略了外来调用有可能产生的信息泄露,cpu资源吃紧等问题.

b:怎么不让jump,move执行的呢?

---显然必须是硬件设计--内存分割为多个区域:内核态,用户态.

在内存中对应的,内核态-内核段,用户态-用户段.

q1:如何标识这两个状态呢?

段寄存器:DPL,CPL(CS),RPL(DS)-目标特权段,现在特权段.

cs:后两位标识-if 0-内核态,if 3-用户态.

那么条件出来了:

DPL>=CPL,YOU CAN GET IN.

验证可以知道正确,这将用户程序和内核程序隔离开了.

具体操作系统完成过程:

head.s----建立GDT--DPL=0---cs:CPL=3----CPL=3>DPL=0,所以不能进入内核态.

c:要想进入内核态怎么办呢?

-------唯一的办法:中断

用户程序通过int 0x80 中断指令唯一进入内核态,具体操作是用户程序中包含int 0x80指令,然后OS写中断处理,调取编号(想想为什么?)-----然后根据编号执行系统调用.

实现示例:

调用printf(......)------ppt

库函数printf(.....)-------c语言函数库

库函数write(......)----调用宏--转化printf格式,加入int 0x80中断

系统调用write(......)------OS内核

write:

define _systemcall_

.........

... int 0x80 (宏);"=a"(_res):"(_NR_##name)-----NR_write也就是系统调用号,放在eax中.

##int 0x80中断----查找IDT表查找中断处理函数执行后跳回来,初始化中断处理函数--DPL=3 so CPL=3 用户代码进来----跳入80号中断---CS=8,IP=systemcall--CPL=0跳入内核态执行.

总结:

STEP1.用户态:

printf用户调用------int0x80中断 DPL=CPL=3

STEP2.内核态:

systemcall中断处理 CPL=0--------查表systemcall_table找到编号--即_NR_table=4-------调用system执行代码.