什么是操作系統(tǒng)提供給程序員的接口

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操作系統(tǒng)提供給程序員的接口是：系統(tǒng)調(diào)用 。系統(tǒng)調(diào)用是由操作系統(tǒng)實現(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。

系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)提供給編程人員的唯一接口。

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，為了達到這個目的，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?？窟M程來實現(xiàn)。由于操作系統(tǒng)快速的在每個進程間切換執(zhí)行，所以一切看起來就會像是同時的。

同時這也帶來了很多安全問題，例如，一個進程可以輕易的修改進程的內(nèi)存空間中的數(shù)據(jù)來使另一個進程異?；蜻_到一些目的，因此操作系統(tǒng)必須保證每一個進程都能安全的執(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。

這兩個寄存器中的內(nèi)容用硬件限制了對儲存器的存取指令所訪問的儲存器的地址。這樣就可以在系統(tǒng)切換進程時寫入這兩個寄存器的內(nèi)容到該進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)容來達到訪問其他內(nèi)存空間的目的，這兩個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”，通過一個標簽位來鑒別當前正處于什么模式。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候硬件會直接跳過這個指令并繼續(xù)執(zhí)行下一個。

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。

當操作系統(tǒng)接收到系統(tǒng)調(diào)用請求后，會讓處理器進入內(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，而當處理完系統(tǒng)調(diào)用內(nèi)容后，操作系統(tǒng)會讓處理器返回用戶模式，來執(zhí)行用戶代碼。

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