Linux系統體系及功能

• 操作系統中主要操作硬件的，主要可以分爲內存管理、文件管理、進程管理、設備管理幾個模塊。

內存管理

• 內存分配調用： 包括靜態分配方式、動態分配方式；
• 內存保護：確保每個程序在自己的內存空間運行、互不干擾。方法是使用界限寄存器或存儲保護鍵；
• 地址映射：實現程序的邏輯地址與存儲器的物理地址之間的映射功能；
• 內存擴充：從邏輯上擴充物理內存，以允許比物理內存更大的程序在機器內運行，爲此操作系統必須具有：請求調入功能與置換功能。

進程管理

• 進程控制：包括進程創建、進程撤銷、進程阻塞、進程喚醒；
• 進程協調：由於進程運行的異步性，因此進程同步的任務是對諸進程的運行協調，包括兩種方式：進程互斥方式與進程同步方式；
• 進程通信：主要完成同一臺機器上不同進程間通信和不同機器上進程間的通信，以共同完成一相同的任務；
• 進程調度：操作系統按照一定的規則對等待運行的多道程序進行調度，以保證每個程序都能有機會得到運行，並最終完成。

文件管理

• 文件存儲空間的管理：爲每一文件分配必要的外存空間。爲提高外部存儲空間的利用率，系統應設置相應的數據結構，用於記錄文件存儲空間的使用情況；
• 目錄管理：爲了方便對用戶的文件進行管理，對文件系統建立一定結構的目錄結構，同時要求快速的目錄查詢手段；
• 文件的讀、寫管理和存取控制：利用一定的系統調用對文件進行讀寫操作。同時，爲防止系統中的文件被非法訪問和竊取，文件系統中必須提供有效存取控制功能；

設備管理

• 緩衝管理：管理各種類型的緩衝區，如字符緩衝區和塊緩衝區，以緩和CPU和I/O速度不匹配的矛盾，最終達到提高CPU和I／O設備的利用率，進而提高系統吞吐量的目的；
• 設備分配：根據用戶的I/O請求，爲之分配其所需要的設備；
• 設備處理：又稱爲設備驅動程序，任務是實現CPU和設備控制器之間的通信；
• 設備獨立性和虛擬設備：一方面保證用戶程序獨立於物理設備，另一方面保證多個進程能併發地共享同一個設備。

操作系統接口

• 命令接口：以命令形式呈現在用戶面前，方便用戶直接或間接控制自己的作業

• 程序接口：爲應用程序使用系統功能而設置，是應用程序取得操作系統服務的唯一途徑。由一系列系統調用組成，每一個系統調用都是一個能完成特定功能的子程序。

• 圖形接口：採用了圖形化的操作界面，將各種應用程序和文件，直觀、逼真地表示出來。
  

• 根據上圖可以看出，malloc庫函數是調用系統調用的sbrk實現的，由此可知，有些庫函數也會通過系統調用去操作硬件來實現其功能，其中printf就是通過write系統調用實現的，但也不全是，像strcpy和atoi等庫函數就不會。

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• 這個圖上一節的圖片有一定的意思，可以看到Application可以直接調用System Call。