编译的程序如何与操作系统交互？

Question

编译程序时,它将转换为机器可以"理解"的机器代码.这个机器代码如何与操作系统交互以执行从键盘输入的操作？对我来说,似乎机器代码应该运行在比操作系统更低的级别,因此,我无法理解操作系统如何充当编译应用程序和硬件之间的中介.

PS:我刚刚开始进行C++编程,我正在努力了解cin和cout是如何工作的

Answer 1

这是一个非常好的问题(比你知道的要好),还有很多东西需要学习.很多.

我会尽量保持简短.操作系统充当软件和硬件之间的抽象层次:

   Software
       .
      /|\    
       |   communicates with
      \|/
       '
Operating System
       .
      /|\    
       |   communicates with
      \|/
       '
   Hardware

OS通过称为驱动程序(广泛使用的术语)的程序与硬件通信,并且OS通过称为系统调用的程序(不太广泛使用的术语)与软件通信.

基本上,当您进行系统调用时,您将离开程序并输入操作系统的代码.系统调用是允许程序员与资源通信的唯一方式.

现在我会停在那里,但你也说:

对我来说,似乎机器代码应该运行在比操作系统更低的级别,因此,我无法理解操作系统如何充当编译应用程序和硬件之间的中介.

这很棘手,但一旦理解了一些基础知识就很简单.

首先,所有代码都只是在CPU上运行的机器代码.没有代码高于或低于其他代码(除了一些只能在特权内核模式下运行的命令).所以问题是,即使它放弃了对用户的CPU控制,操作系统如何才能控制？

当代码在CPU上运行时,有一个称为中断的概念.这是一个发送到CPU的信号,它导致当前运行的代码停止并被另一段代码(称为中断处理程序)切换出来.

中断的示例包括键盘,鼠标,最重要的是时钟.

定时引发时钟中断会导致操作系统的时钟中断处理程序运行.在此时钟中,中断处理程序是操作系统的代码,用于检查当前正在运行的代码,确定接下来需要运行的代码.这可以是更多操作系统代码或更多用户代码.

因为时钟总是在滴答作响,并且因为操作系统总能获得在CPU上运行的定期机会,所以它能够协调计算机内的所有内容,即使它使用与任何普通程序相同的CPU命令集运行.

Answer 2

操作系统提供程序可以调用的系统调用,以访问较低级别的服务.

请注意,系统调用与system()您可能用于执行外部程序的函数不同.

系统调用用于执行诸如访问文件,通过网络进行通信,请求堆内存等操作.