操作系统提供的基本服务

操作系统要负责程序的执行，也要负责编程任务等，所以它需要有以下基础服务：

  • 创建程序，提供各种工具和服务，包括编辑程序和调试程序，帮助用户编程并生成源程序
  • 执行程序，将用户程序和数据装入主存，为其运行做好准备工作并启动执行。当程序编译或执行出现异常时，应当有异常报告并对异常做适当处理
  • 数据I/O，程序在运行过程中需要I/O设备上的数据时，可以通过I/O命令来请求操作系统的服务。操作系统不允许用户直接控制I/O设备，但是可以让用户通过简单方式实现I/O控制和读写数据
  • 信息存取，文件系统让用户按文件名来建立、读写、修改、删除文件，当设计多用户访问时或共享文件时，操作系统应提供信息保护机制。
  • 通信服务，在许多情况下，一个进程要与另外的进程交换信息，这种通信通常发生在两种场合，一种是在同一台计算机上执行的进程之间通信；二是在被网络连接在一起的不同计算机上执行的进程之间通信。进程通信可以借助共享内存方法实现，也可以通过消息传送实现。
  • 错误检测和处理，操作系统能捕捉和处理各种硬件或软件造成的差错和异常，并适当处理这些问题，必要时及时报告给操作员或用户。

除了上面提供给用户的服务以外，操作系统还有一些提供给自身的服务，以保证自身高效工作

  • 资源分配：多道作业同时运行时，每一个必须获得系统资源，而系统中的各类资源都由操作系统来管理
  • 统计：统计结果可以作为进一步改进系统服务、对系统进行重组的工具，而且用户也需要知道计算机资源的使用情况
  • 保护：对系统资源的所有存取都要确保受到控制，而且用户程序对各种资源的需求可能会经常冲突，所以操作系统需要有合理的调度。

操作系统提供的用户接口

提供了两种接口，一种是程序接口可以通过系统调用的方式来获得操作系统的服务；另一种是操作接口，主要是方便用户直接使用的一些接口。

程序接口与系统调用

操作系统提供的系统调用很多，从功能上大致可分为五类：

  • 进程，进程和作业管理，终止或异常终止进程、装入和执行进程、创建和撤销进程、获取和设置进程属性
  • 文件，建立文件、删除文件，打开、关闭文件，读写文件
  • 设备管理，申请设备、释放设备、设备I/O、获得和设置设备属性
  • 内存管理：申请内存和释放内存
  • 信息维护，获取和设置日期及时间、获得和设置系统数据
  • 通信，建立和断开通信连接、发送和接收消息、传送状态信息、连接和断开远程设备

windows通过三个组件来支持API：Kernel、User和GDI。Kernel包含了大多数操作系统函数，如内存管理、继承管理；User集中了窗口管理函数，如窗口创建、撤销、移动、对话及各种相关函数；GDI提供了画图函数、打印函数。

系统调用的实现要点

每个操作系统都提供几十到几百条系统调用，在操作系统中，实现系统调用功能的机制被称为陷入或异常处理机制，由于系统调用而因机器处理器中断的机器指令称访管指令（supervisor），陷入指令（trap）或异常中断指令（interrupt）。在操作系统中，每个系统调用都事先规定了变好，称功能号，在访管或陷入指令中必须指明对应系统调用的功能号，在大多数情况下，还附带有传递给内部处理程序的参数。