详解操作系统中的接口

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前言

通过操作系统启动我们知道，在系统启动的时候将操作系统从磁盘载入到了内存0地址处，现在操作系统就在内存里了，计算机取指执行，就能将操作系统的代码取出来进行执行。除了将操作系统读到内存里，其实还创建了一些数据结构，比如gdt表 idt表 menmap等等用来管理硬件的数据结构。所以此时OS放在内存0地址处，用来管理和控制硬件，我们的应用程序就放在内存的上方，操作系统也就立了起来，也就是形成了下面这张图

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、一个问题

那么应用程序是怎么穿到操作系统里面从而使用硬件的？
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使用接口

二、从广义上的接口引出操作系统的接口

举个例子：生活中我们只要把插头插入接口里面，就能使用电，至于插进去之后发生了什么，为什么这样就能使用电，我们普通用户也不需要知道

对于应用程序，上层用户用一个很直观很自然的东西（接口）来进入我们系统内部，进入系统内部后具体是怎么详细展开的、怎么变换的，用户都不要关心，但对于操作系统来说，这是必须关心的，也是我们学习操作系统所要掌握的

所以接口就是用来连接两个事物，进行信号转换，屏蔽细节的东西。

因此操作系统给出的接口也应该是这样，连接上层用户和底下的操作系统，给出来的是个很简单的东西，但是在内部要完成信号转换和屏蔽细节的功能

三.我们的学习任务

不仅要知道接口是什么，还要知道它在内部是怎么实现功能的

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四.开始说说操作系统的接口到底是什么

1.什么时候要用到接口

当让是使用操作系统时才会用到接口

我们平常什么时候会使用插头？我们要使用电的时候会插上插头
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①：我们什么时候要用到操作系统接口？我们现在要使用操作系统
②：怎么使用操作系统？输入一些命令，按下一些按钮等等…
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这些命令在操作系统里一顿处理，处理完后输出一个结果在屏幕上

2.怎么使用操作系统

使用操作系统，当然不止敲命令一种方法

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3.命令是怎么回事呢

命令就是一段程序，所有的命令不过都是一段程序而已，只是每个程序复杂程度不一样而已

所有的命令就是一个可执行程序。这个程序经过编译，编译完后就会有一个可执行文件（命令），然后我们在命令行敲入这一个命令，敲完后就会有结果。
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那么敲入命令发生了什么？结果怎么来的？
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实际上是通过shell得来的，shell是linux中的命令解释器。 前面在讲开机启动的时候，讲到过，系统启动到最后，我们会打开一个桌面或者是打开一个shell，对于windows是打开一个桌面，对于linux是打开一个shell。打开一个shell和打开一个桌面是一回事。
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shell也是一个程序。而且它还是一个死循环，它会不断地提示用户敲入命令；一旦敲入命令，下面这段代码就起作用了。

while(1) { scanf(“%s”, cmd);
if(!fork()) {exec(cmd);}
else {wait();} } 
/ / 一旦敲入命令，就用这几句话来执行这个程序，后面会讲
/ / 也就是用这几句话，把用户敲入的命令（用户敲入的命令是一个可执行程序）通过相对应的函数，让命令执行起来

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OS启动时，操作系统初始化好后，走到最后一步，会执行一个shell（shell也是一个程序：/bin/sh)，shell便不断地调用scanf提示用户输入命令

命令行总结：

①：命令行就是一堆程序，只是在程序中增加了一些重要的函数来对硬件进行使用，由此可见这些函数是我们学习的重点

②：系统启动到最后一步，执行一个shell程序，shell会调用scanf打出一句话，等着用户输入命令，当用户输入命令后，shell就会通过下面这两句话来申请CPU，让CPU去执行用户敲入的命令

if(!fork()) 
{exec(cmd);}

③：而CPU要想执行这个程序，又得通过相应的函数，对各个硬件进行使用，最终在屏幕上输出结果，所以重中之重是这些相应的函数

4.图形按钮是怎么回事呢

图形按钮基于的是一套消息机制，本质上并不复杂，也就是一堆程序

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①：图形界面就是要实现一个消息队列，当鼠标点下去的时候，就要通过一个中断放到系统的消息队列里面去。

②：而应用程序要写一个系统调用，GetMessage，从操作系统里，把这些消息一个一个拽上来，然后根据拿出来的是什么消息，就执行一个对应的用户态的函数（消息处理函数），来实现相应的功能。而且应用程序是一个不断地在消息队列里取消息的循环，这就是消息处理机制。
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由此可见，图形按钮也没什么复杂的，他也是一堆程序，关键是要想调用操作系统里的内容（这里面发生什么事了），所需要调用的函数。结合起来也就是普通的C语言逻辑＋重要的函数

5.操作系统接口=系统调用

无论是命令行还是图形界面，主体框架都是一些程序，而里面关键是调用了一些重要的函数，正是调用了这些重要的函数来进入操作系统内部，来使用了硬件。

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所以上层用户是怎样使用计算机的？普通的C语言＋关键性的函数
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①：也就是你要使用操作系统并不难，有这么多的框架：一些命令，一些按钮（注意：命令行和图形界面只是用来使用操作系统的框架，不是操作系统接口）。
②：关键是真正进入了之后，怎么实现对计算机硬件使用的（通过一些重要的函数）
③：而这些重要的函数，就是接通操作系统与应用软件的那个插座。所以操作系统接口就是这些重要的函数，因为这些函数由系统提供，因此他被称为系统调用。操作系统接口=系统调用

6.系统调用有哪些呢？

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什么是操作系统接口：系统调用（oepn、read、write等等函数），且接口是统一的，因为操作系统可以由多个厂家提供，但都能在一个电脑上用。我们应该去哪里查系统调用（查手册），不可能把系统调用背下来。


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