操作系统基础(一)认识操作系统和系统调用

操作系统是管理计算机硬件和软件资源的程序,负责内存管理、进程控制和资源优先级等。系统调用是用户程序与操作系统交互的桥梁,用于设备管理、文件操作、进程通信和内存管理等关键任务。用户态和系统态是进程运行的两个级别,系统调用允许用户态程序访问系统态资源。

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一、操作系统

  • 操作系统(operating system,简称OS)是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序。

  • 操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入设备与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。

  • 操作系统存在屏蔽了硬件层的复杂性。 操作系统就像是硬件使用的负责人,统筹着各种相关事项。

  • 操作系统也提供一个让用户与系统交互的操作界面。

二、系统调用

介绍系统调用之前,我们先来了解一下用户态和系统态。

根据进程访问资源的特点,我们可以把进程在系统上的运行分为两个级别:

  1. 用户态(user mode) : 用户态运行的进程可以直接读取用户程序的数据。
  2. 系统态(kernel mode):可以简单的理解系统态运行的进程或程序几乎可以访问计算机的任何资源,不受限制。

说了用户态和系统态之后,那么什么是系统调用呢?

我们运行的程序基本都是运行在用户态,如果我们调用操作系统提供的系统态级别的子功能咋办呢?那就需要系统调用了!

也就是说在我们运行的用户程序中,凡是与系统态级别的资源有关的操作(如文件管理、进程控制、内存管理等),都必须通过系统调用方式向操作系统提出服务请求,并由操作系统代为完成。

这些系统调用按功能大致可分为如下几类:

  • 设备管理。完成设备的请求或释放,以及设备启动等功能。
  • 文件管理。完成文件的读、写、创建及删除等功能。
  • 进程控制。完成进程的创建、撤销、阻塞及唤醒等功能。
  • 进程通信。完成进程之间的消息传递或信号传递等功能。
  • 内存管理。完成内存的分配、回收以及获取作业占用内存区大小及地址等功能。
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