operating-system structures

作業系統的服務

1. 最頂層是user interfaces

• 主要是gui，batch，command line
• 給使用者使用作業系統

2. 第二層是system calls（系統呼叫）

• 給程式設計師來使用，呼叫一些介面

3. 第三層是service

• program execution:應用程式
• I/O operations：一些io裝置
• file systems：以檔案方式去儲存，儲存到儲存裝置中
• communication：程式之間的通訊
• resource allocation：資源分配，經過作業系統
• accounting：記賬
• error detection：
• protection and security：防止惡意程式碼

為使用者

• Almost all operating system have a user interface(UI),It offers a way for users to interface（互動） with OS.
  • CLI(Command Line Interface)
    • command interpreter(shell)
    • interpreter(直譯器)
  • GUI（Graphic User Interface）
    • A user friendly graphical user interface.
  • Batch
    • It is file which contains commands(命令) and directives(指示).
      • 一些常用命令：cd ls mkdir touch
      • 使用ls -l，可以看到屬性，是否為檔案，drwxr-xr-x(d表示這個是一個檔案)
        
      • batch檔案
        

為程式設計師

1. 系統呼叫（system calls）提供了訪問和使用作業系統所提供的服務介面

• 系統呼叫的實現程式碼是作業系統級的
• 這個介面通常是面向程式設計師的

2. API（Application Programming Interface）:指名了引數和返回值的一組函式。

• 應用程式App的開發人員透過透過API間接訪問了系統呼叫
• api不是系統呼叫。
  

3. 雙重模式 :

• 計算機系統上有一個專門的硬體
  • 使用者模式(user mode):執行使用者程式碼
  • 核心模式(kernel mode):執行作業系統程式碼
• 在不同模式上，可以執行的程式碼許可權不同，特權指令，確保作業系統可以正常執行。
• 系統呼叫執行在kernel mode
• 應用程式執行在user mode下

4. 系統呼叫實現機制

• 每一個系統呼叫都有一個唯一的數學編號，被稱為系統呼叫號
• 使用者程式碼呼叫API時，API中會向系統呼叫介面指明其所要用的系統呼叫號，作業系統核心中會維護一張索引表，依據這個呼叫號可以檢索到系統呼叫程式碼在核心中的位置。

作業系統的構建方式

1. 作業系統的設計思路

• 設計目標
  • 使用者目標（user goal）
  • 系統目標（system goal）
• 機制與策略的分離
  • 機制（mechanism）：如何做
  • 策略（policy）：做什麼
  • 透過分離機制和策略，系統設計者可以獨立地修改策略而不需要重新設計機制，這樣可以在不同的環境和需求下複用相同的機制。這種分離使得系統更加模組化，易於理解和維護。同時，這也允許在不同的實現中應用相同的策略，或者在相同的框架下實驗不同的策略。

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