Unix/Linux编程：什么是系统编程

待我称王封你为后i 2022-10-15 14:57 282阅读 0赞

# 什么是系统编程 #

## 简单地程序模型 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
程序就是可以在计算机上运行的一段代码，程序吧输入数据做相应处理然后输出。

## 系统模型 ##

如果所适用的系统是一个多用户系统，那么：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
在这个系统中，多个用户同时运行多个程序，可能需要访问多个设备时：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

但是，实际上计算机内部不能像上面一样随意的连接，必须采用一种机制进行管理。

## 操作系统的职责 ##

计算机用操作系统来管理所有的资源，并将不同的设备和不同的程序连接起来。

有了操作系统之后，上面的混乱状态就可以改变了：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

操作系统也是程序，与普通程序一样，也运行在内存中，同时它又是一个特殊的程序，它能把普通程序与其他程序会在设备连接起来

## 为程序提供服务 ##

现在的问题(系统中多个用户和程序是如何连接起来的)和大致的解决方法(通过一个管理程序)已经很清楚了，接下来来看具体的解决方案。

先来看一些术语：

*  内存空间用来存放程序和数据，所有的程序必须在内存空间中才能运行。
 *  用来容纳操作系统的内存空间叫做**系统空间**
 *  用来容纳应用程序的内存空间叫做**用户空间**

操作系统也叫做内核。内核管理计算机系统的连接：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
从上面我们可以看出：

*  程序要访问设备（比如键盘、鼠标等）必须通过内核，只有内核才能直接管理设备
 *  程序如果要从键盘得到数据，必须向内核发出请求，如果想在显示器上显示结果，也要通过内核。
 *  程序中所有对内核的操作都是通过内核进行的，内核向程序提供服务以便程序能够访问到设备

# 理解系统编程 #

*  编写普通程序时，可以认为，程序是直接连到键盘、显示器等设备的。
 *  但是在编写系统编程时，必须对系统的结构和工作方式有深刻的了解。要知道内核提供哪些服务(系统调用)，如何使用它们，系统有哪些设备和资源，不同的资源和设备该如何操作。

内核提供服务以便系统可以直接访问系统资源，那么有哪些系统资源和服务呢？

*  处理器：
    
     *  程序是由指令构成的，处理器是执行指令的硬件设备，一个系统中可能有多个处理器。
     *  内核能够安排一个程序何时开始执行、何时暂时停止、恢复执行、何时终止执行
 *  输入输出(IO)：程序所有输入输出的数据，都必须流经内核，这种集中的处理方式有如下优点：
    
     *  正确性，数据流不会流错地方
     *  有效性，程序员无需考虑不同设备的差异
     *  安全性，数据信息不会被未经授权的程序非法访问
 *  进程管理：
    
     *  进程是程序的一次执行，每个进程都有自己的资源，比如内存、打开的文件等。
     *  内核中与进程相关的服务有新建一个进程、终止进程、进程调度等
 *  内存：
    
     *  程序必须被装载到内存中才可以运行
     *  内核的职责之一是内存管理，在需要的时候给程序分配内存，不需要了就回收内存，以及保证内存不会被其他进程非法访问
 *  设备：
    
     *  计算机系统中可以有各种各样的外设，他们的操作方式各不相同，内核能够屏蔽这种差役，使得对设备的操作简单而统一。
 *  计时器：
    
     *  程序的工作与时间有关，有时需要定时触发，有时需要等时间才能开始某个操作。。。这些都设计计时器，你好可以通过系统调用向应用程序提供计时器服务器
 *  进程间通信
 *  网络

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