申論題

系統調用（System Calls）是作業系統提供給使用者程式的一組介面，允許使用者程式請求作業系統的核心服務，如檔操作、進程管理、網路通信、記憶體管理等。系統調用充當使用者程式與作業系統內核之間的橋樑，使得使用者程式能夠以安全、受控的方式執行諸如訪問硬體資源等操作，這些操作通常需要較高許可權才能執行。

主要功能和目的
資源管理：系統調用允許使用者程式請求作業系統管理硬體資源，如讀寫檔、發送網路資料、申請記憶體等。
抽象化：通過系統調用，作業系統提供了對硬體的高級抽象，使得開發者無需直接與硬體打交道，簡化了程式設計複雜性。
安全和隔離：作業系統通過系統調用確保使用者程式以受限和安全的方式訪問資源，防止程式直接執行可能影響系統穩定性和安全性的操作。
多工和併發：系統調用支援進程創建、執行、同步和通信等功能，使得作業系統能夠實現多工和併發執行。
如何工作
當使用者程式需要執行系統調用時，它會執行一個特殊的指令，通常是軟體插斷或特定的系統調用指令，這會觸發CPU從使用者模式切換到核心模式。
CPU切換到核心模式後，作業系統內核將根據系統調用的編號（或類型）來確定需要執行的具體服務。
作業系統執行必要的操作後，將結果返回給使用者程式，並將CPU模式切換回使用者模式。
常見的系統調用
檔操作：如open、read、write、close等。
進程控制：如fork、exec、exit、wait等。
記憶體管理：如malloc（在使用者庫中封裝了系統調用）、mmap等。
設備操作：如對設備檔的操作。
網路通信：如socket、bind、listen、accept等。
系統調用是作業系統設計的關鍵部分，對於理解作業系統的工作原理和進行系統程式設計至關重要。