2.2. Выполнение системных вызовов
Большинство ОС могут работать в двух режимах:
в пользовательском режиме (user mode), в котором не разрешены привилегированные операции, прямой доступ к УВВ и некоторым управляющим регистрам;
в системном режиме (system mode), в котором разрешены привилегированные операции, прямой доступ к УВВ и всем управляющим регистрам. Системный режим также называется режимом ядра, или режимом супервизора.
Вызов библиотечных функций не использует интерфейс системных вызовов и полностью выполняется в пользовательском пространстве. Системные вызовы всегда используют интерфейс системных вызовов и выполняются в режиме ядра. Рис. 1.2 иллюстрирует различие библиотечных функций и системных вызовов. Выполнение системного вызова похоже на вызов процедуры, только первый проникает в ядро, второй – нет. Обращение к системным функциям является машинно-зависимым и часто должно реализовываться на языке ассемблера. Поэтому существуют библиотеки процедур, делающие возможным обращение к системным программам из программ на языках высокого уровня.
2.3. Понятие операционной и программной среды
Программы и пользователи обращаются к функциям ОС с помощью системных запросов (вызовов).
Каждая ОС имеет свой набор системных вызовов. Интерфейс прикладного программирования (API, Application Programming Interface) – совокупность системных вызовов и правил их использования.
Программа, созданная для одной ОС, скорее всего, не будет работать в другой ОС, поскольку операционные системы имеют разные API. Для преодоления этого ограничения разрабатываются программные среды.
Программная среда – это системное программное окружение, позволяющее выполнить системные запросы от прикладных программ.
Операционная среда – это интерфейсы, необходимые программам и пользователям для получения сервисов ОС. Операционная среда включает в себя программную среду и пользовательский интерфейс.
Программная среда, непосредственно образованная кодом ОС, называется основной, или естественной. Помимо нее, в ОС могут быть организованы дополнительные программные среды путем эмуляции иной операционной системы. Таким образом, можно выполнять программы, созданные для других операционных систем.
ОС может включать несколько программных и пользовательских интерфейсов. Например, в ОС Windows XP имеются следующие программные интерфейсы: Win32 API (основная среда), 16-разрядный программный интерфейс Windows3.X и MS DOS, и даже программный 16-битный интерфейс для первой версии операционной системы OS/2.
Вопросы для самоконтроля
Из каких компонентов состоит ОС?
В каких двух режимах может работать операционная система?
Чем отличается выполнение библиотечной функции от системного вызова?
На всех существующих компьютерах как минимум часть обработчиков прерываний написана еа языке ассемблера. Почему?
В чем заключается предназначение системных вызовов и как они соотносятся с операционной системой и с концепцией работы в режиме ядра и режиме пользователя?
Когда прерывание или системный запрос передает управление ОС, обычно используется область стека ядра, а не стек прерванного процесса. Почему?
Для программиста системный вызов выглядит так же, как и любой другой вызов библиотечной процедуры. Должен ли программист знать, обращение к каким библиотечным процедурам приводит в результате к системным вызовам? При каких условиях и почему?
Дайте определение понятиям "операционная среда" и "программная среда".