Реализация функций API на уровне модулей операционной системы
Интерфейсы операционных систем
Пользовательский интерфейс
Интерфейс прикладного программирования
POSIX
Интерфейсы операционных систем
Операционная система всегда выступает как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами. Под интерфейсами операционных систем следует понимать специальные интерфейсы системного и прикладного программирования (API), предназначенные для выполнения перечисленных ниже задач.
Ø Управление процессами, которое включает в себя следующий набор основных функций:
· запуск, приостанов и снятие задачи с выполнения;
· задание или изменение приоритета задачи;
· взаимодействие задач между собой;
· вызов удаленных процедур.
Ø Управление памятью:
· запрос на выделение блока памяти;
· освобождение памяти;
· изменение параметров блока памяти;
· отображение файлов на память.
Ø Управление вводом – выводом:
· запрос на управление виртуальными устройствами;
· файловые операции.
Здесь перечислены основные наборы функций, которые выполняются операционной системой по соответствующим запросам от задач. Интерфейс пользователя с операционной системой реализуется с помощью специальных программных модулей, которые принимают его команды на соответствующем языке (возможно, с использованием графического интерфейса) и транслируют их в обычные вызовы в соответствии с основным интерфейсом системы. Например, функции такого интерпретатора в MS DOS выполняет модуль command.com. получив от пользователя команду, такой модуль после лексического и синтаксического анализа либо сам выполняет действие, либо, что случается чаще, обращается к другим модулям ОС, используя механизм API. В последние годы большую популярность получили графические интерфейсы (Graphical User Interface, GUI), в которых задействованы манипуляторы типа мышь.
|
|
|
Обращение к операционной системе в соответствии с имеющимся интерфейсом API могут осуществляться как посредством вызова подпрограммы с передачей ей необходимых параметров, так и через механизм программных прерываний. Выбор метода реализации вызовов функций API должен определяться архитектурой платформы.
Пользовательский интерфейс
Операционная система должна обеспечивать удобный интерфейс не только для прикладных программ, но и для человека, работающего за терминалом. Этот человек может быть конечным пользователем, администратором ОС или программистом.
В ранних операционных системах пакетного режима функции пользовательского интерфейса были сведены к минимуму и не требовали наличия терминала. Команды языка управления заданиями набивались на перфокарты, а результаты выводились на печатающее устройство.
|
|
|
Современные ОС поддерживают развитые функции пользовательского интерфейса для интерактивной работы за терминалами двух типов: алфавитно-цифровыми и графическими.
При работе за алфавитно-цифровым терминалом пользователь имеет в своем распоряжении систему команд. Обычно командный язык ОС позволяет запускать и останавливать приложения, выполнять различные операции с файлами и каталогами, получать информацию о состоянии ОС (количество работающих процессов, объем свободного пространства на дисках и т.п.), администрировать систему. Команды могут вводиться не только в интерактивном режиме с терминала, но и считываться из так называемого командного файла, содержащего некоторую последовательность команд. Программный модуль ОС, ответственный за чтение отдельных команд или же последовательности команд из командного файла, иногда называют командным интерпретатором.
Ввод команды может быть упрощен, если операционная система поддерживает графический пользовательский интерфейс. В этом случае пользователь для выполнения нужного действия с помощью мыши выбирает на экране нужный пункт меню или графический символ.
|
|
|
Интерфейс прикладного программирования
Прикладные программисты используют в своих приложениях обращения к ОС когда для выполнения тех или иных действий им требуется особый статус, которым обладает только операционная система. Например, в большинстве современных операционных системах все действия, связанные с управлением аппаратными средствами компьютера, может выполняться только ОС. Помимо этих функций прикладной программист может воспользоваться набором сервисных функций ОС, которые упрощают написание приложений. Функции такого типа реализуют универсальные действия, часто требующиеся в различных приложениях, такие, например, как обработка текстовых строк. Эти функции могли бы быть выполнены и самим приложением, однако гораздо проще использовать уже готовые, отлаженные процедуры, включенные в состав операционной системы. В то же время даже при наличии в ОС соответствующей функции программист может реализовать ее самостоятельно в рамках приложения, если предложенный операционной системой вариант его не вполне устраивает.
Возможности операционной системы доступны прикладному программисту в виде набора функций, называющегося интерфейсом прикладного программирования. От конечного пользователя эти функции скрыты за оболочкой алфавитно-цифрового или графического пользовательского интерфейса.
|
|
|
Для разработчиков приложений все особенности конкретной операционной системы представлены особенностями ее API. Поэтому операционные системы с различной внутренней организацией, но с одинаковым набором функций API кажутся им одной и той же ОС, что упрощает стандартизацию операционных систем и обеспечивает переносимость приложений между внутренне различными ОС, соответствующими определенному стандарту на API.
API содержит несколько сотен функций, которые могут использовать ваши прикладные программы, чтобы выполнять все необходимые операции для успешного взаимодействия с операционной системой. Например, распределение памяти, вывод информации на экран, создание окна и тому подобное. Подмножество функций API под названием GDI (Graphics Device Interface — графический интерфейс устройств) является той частью Windows, которая обеспечивает поддержку графического представления независимо от типа устройства.
Интерфейс прикладного программирования предназначен для использования прикладными программами системных ресурсов компьютера и реализуемых операционной системой разнообразных системных функций. API описывает совокупность функций и процедур, принадлежащих ядру или настройкам операционной системы.
Итак, API – это набор функций, предоставляемых системой программирования разработчику прикладной программы и ориентированных на организацию взаимодействия результирующей прикладной программы с целевой вычислительной системой. Целевая вычислительная система представляет собой совокупность программных и аппаратных средств, в окружении которых выполняется результирующая программа. Сама результирующая программа порождается системой программирования на основании кода исходной программы, созданного разработчиком, а также объектных модулей и библиотек, входящих в состав системы программирования. В принципе, API используется не только прикладными, но и системными программами, как в составе операционной системы, так и в составе системы программирования.
Приложения выполняют обращения к функциям API с помощью системных вызовов. Способ, которым приложение получает услуги операционной системы, очень похож на вызов подпрограмм. Информация, нужная ОС и состоящая обычно из идентификатора команды и данных, помещается в определенное место памяти, в регистры и/или стек. Затем управление передается операционной системе, которая выполняет требуемую функцию и возвращает результаты через память, регистры или стеки. Если операция проведена неуспешно, то результат включает индикацию ошибки.
Способ реализации системных вызовов зависит от структурной организации ОС, которая, в свою очередь, тесно связана с особенностями аппаратной платформы. Кроме того, он зависит от языка программирования. Способ реализации системных вызовов зависит от структурной организации ОС, которая, в свою очередь, тесно связана с особенностями аппаратной платформы. Кроме того, он зависит от языка программирования. При использовании ассемблера программист устанавливает значения регистров и/или областей памяти, а затем выполняет специальную инструкцию вызова сервиса или программного прерывания для обращения к некоторой функции ОС. При использовании языков высокого уровня функции ОС вызываются тем же способом, что и написанные пользователем подпрограммы, требуя задания определенных аргументов в определенном порядке.
Рассмотрим функции API с точки зрения разработчика прикладной программы.
Функции API позволяют разработчику строить результирующую прикладную программу так, чтобы использовать средства целевой вычислительной системы для выполнения типовых операций. При этом разработчик программы избавлен от необходимости создавать исходный код для выполнения этих операций.
Существуют несколько вариантов реализации API:
q реализация на уровне модулей операционной системы;
q реализация на уровне системы программирования;
q реализация на уровне процедур и функций.
Система программирования в каждом из этих вариантов предоставляет разработчику средства для подключения функций API к исходному коду программы и организации их вызовов. Объектный код функций API подключается к результирующей программе компоновщиком при необходимости.
Реализация функций API на уровне модулей операционной системы
При реализации функций API на уровне модулей операционной системы операционная система ответственна за выполнение функций API. Объектный код, выполняющий функции, либо непосредственно входит в состав операционной системы (или даже ядра операционной системы), либо находится в составе динамически загружаемых библиотек, поставляемых вместе с системой.
В таком варианте результирующая программа обращается непосредственно к операционной системе. Поэтому достигается наибольшая эффективность выполнения функций API по сравнению со всеми другими вариантами реализации API.
Недостатком организации API по такой схеме является то, что результирующая программа не сможет исполняться на вычислительной системе другой архитектуры.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 583; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!