《操作系统真象还原》——0.5 应用程序是什么,和操作系统是如何配合到一起的

简介: 应用程序是软件(似乎是废话,别急,往后看),操作系统也是软件。CPU会将它们一视同仁,甚至,CPU不知道自己在执行的程序是操作系统,还是一般应用软件,CPU只知道去cs:ip寄存器中指向的内存取指令并执行,它不知道什么是操作系统,也无需知道。

本节书摘来自异步社区《操作系统真象还原》一书中的第0章,第0.5节,作者:郑钢著,更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看

0.5 应用程序是什么,和操作系统是如何配合到一起的

应用程序是软件(似乎是废话,别急,往后看),操作系统也是软件。CPU会将它们一视同仁,甚至,CPU不知道自己在执行的程序是操作系统,还是一般应用软件,CPU只知道去cs:ip寄存器中指向的内存取指令并执行,它不知道什么是操作系统,也无需知道。

操作系统是人想出来的,为了让自己管理计算机方便而创造出来的一套管理办法。

应用程序要用某种语言编写,而语言又是编译器来提供的。其实根本就没有什么语言,有的只是编译器。是编译器决定怎样解释某种关键字及某种语法。语言只是编译器和大家的约定,只要写入这样的代码,编译器便将其翻译成某种机器指令,翻译成什么样取决于编译器的行为,和语言无关,比如说C语言的printf函数,它的功能不是说一定要把字符打印到屏幕上,这要看编译器对这种关键字的处理。

编译器提供了一套库函数,库函数中又有封装的系统调用,这样的代码集合称之为运行库。C语言的运行库称为C运行库,就是所谓的CRT(C Runtime Library)。

应用程序加上操作系统提供功能才算是完整的程序。由于有了操作系统的支持,一些现成的东西已经摆在那了,但这些是属于操作系统的,不是应用程序的,所以咱们平时所写的应用程序只是半成品,需要调用操作系统提供好的函数才能完整地做成一件事,而这个函数便是系统调用。

用户态与内核态是对CPU来讲的,是指CPU运行在用户态(特权3级)还是内核态(特权0级),很多人误以为是对用户进程来讲的。

用户进程陷入内核态是指:由于内部或外部中断发生,当前进程被暂时终止执行,其上下文被内核的中断程序保存起来后,开始执行一段内核的代码。是内核的代码,不是用户程序在内核的代码,用户代码怎么可能在内核中存在,所以“用户态与内核态”是对CPU来说的。

当应用程序陷入内核后,它自己已经下CPU了,以后发生的事,应用程序完全不知道,它的上下文环境已经被保存到自己的0特权级栈中了,那时在CPU上运行的程序已经是内核程序了。所以要清楚,内核代码并不是成了应用程序的内核化身,操作系统是独立的部分,用户进程永远不会因为进入内核态而变身为操作系统了。

应用程序是通过系统调用来和操作系统配合完成某项功能的,有人可能会问:我写应用程序时从来没写什么系统调用的代码啊。这是因为你用到的标准库帮你完成了这些事,库中提供的函数其实都已经封装好了系统调用,你需要跟下代码才会看到。其实也可以跨过标准库直接执行系统调用,对于Linux系统来说,直接嵌入汇编代码“int 0x80”便可以直接执行系统调用,当然要提前设置好系统调用子功能号,该子功能号用寄存器eax存储。

会不会有人又问,编译器怎么知道系统调用接口是什么,哈哈,您想啊,下载编译器时,是不是要选择系统版本,编译器在设计时也要知道自己将来运行在哪个系统平台上,所以这都是和系统绑定好的,各个操作系统都有自己的系统调用号,编译器厂商在代码中已经把宿主系统的系统调用号写死了,没什么神奇的。

相关文章
|
负载均衡 安全 API
A10 ACOS 5 - 专为现代应用程序设计的开放式云就绪操作系统
A10 ACOS 5 - 专为现代应用程序设计的开放式云就绪操作系统
274 4
|
人工智能 安全 Anolis
|
中间件 关系型数据库 数据库
docker快速部署OS web中间件 数据库 编程应用
通过Docker,可以轻松地部署操作系统、Web中间件、数据库和编程应用。本文详细介绍了使用Docker部署这些组件的基本步骤和命令,展示了如何通过Docker Compose编排多容器应用。希望本文能帮助开发者更高效地使用Docker进行应用部署和管理。
529 19
|
自然语言处理 算法 Ubuntu
GeneralUpdate应用程序自动升级跨平台解决方案,支持国产操作系统。
前些年随着技术的发展逐渐兴起“一次编码到处运行”、“国产化”的概念那么跨平台就是各大技术争相主推的能力之一。具备跨平台的能力同时也需要自动升级的能力,GeneralUpdate 随之应运而生。
691 11
|
移动开发 前端开发 Android开发
探索移动开发之旅:从应用构思到操作系统的深度理解
在数字时代的浪潮中,移动应用与系统是连接用户与技术的桥梁。本文将带领读者踏上一场移动开发的探险旅程,从应用的构思和设计出发,深入到移动操作系统的核心原理。我们将通过实际代码示例,展示如何将创意转化为现实,并解析背后的技术机制。无论你是初学者还是有经验的开发者,这篇文章都将为你提供新的视角和知识,帮助你更好地理解和掌握移动应用开发的艺术。
|
API 数据处理 C语言
探索操作系统:从基础概念到实际应用
本文将带你进入操作系统的世界,了解它的基本概念、发展历程和应用场景。我们将一起探讨操作系统的核心功能、体系结构以及它在计算机系统中的重要作用。同时,我们还将介绍一些常见的操作系统类型,并分析它们的特点。最后,通过一个简单的代码示例,展示操作系统在实际应用中的重要作用。让我们一起揭开操作系统的神秘面纱,探索它的奥秘吧!
|
开发框架 .NET PHP
网站应用项目如何选择阿里云服务器实例规格+内存+CPU+带宽+操作系统等配置
对于使用阿里云服务器的搭建网站的用户来说,面对众多可选的实例规格和配置选项,我们应该如何做出最佳选择,以最大化业务效益并控制成本,成为大家比较关注的问题,如果实例、内存、CPU、带宽等配置选择不合适,可能会影响到自己业务在云服务器上的计算性能及后期运营状况,本文将详细解析企业在搭建网站应用项目时选购阿里云服务器应考虑的一些因素,以供参考。
|
安全 算法 Unix
深入浅出操作系统:从基础概念到实践应用
【10月更文挑战第22天】本文旨在以浅显易懂的语言,为读者揭开操作系统的神秘面纱。我们将从操作系统的基本概念出发,逐步深入其核心功能与设计哲学,并通过具体代码示例,展示操作系统如何在实际中发挥作用。无论你是计算机科学的学生,还是对技术有浓厚兴趣的爱好者,这篇文章都将为你提供一次轻松愉快的操作系统之旅。
356 4
|
移动开发 Android开发 数据安全/隐私保护
移动应用与系统的技术演进:从开发到操作系统的全景解析随着智能手机和平板电脑的普及,移动应用(App)已成为人们日常生活中不可或缺的一部分。无论是社交、娱乐、购物还是办公,移动应用都扮演着重要的角色。而支撑这些应用运行的,正是功能强大且复杂的移动操作系统。本文将深入探讨移动应用的开发过程及其背后的操作系统机制,揭示这一领域的技术演进。
本文旨在提供关于移动应用与系统技术的全面概述,涵盖移动应用的开发生命周期、主要移动操作系统的特点以及它们之间的竞争关系。我们将探讨如何高效地开发移动应用,并分析iOS和Android两大主流操作系统的技术优势与局限。同时,本文还将讨论跨平台解决方案的兴起及其对移动开发领域的影响。通过这篇技术性文章,读者将获得对移动应用开发及操作系统深层理解的钥匙。
703 12
|
消息中间件 程序员 数据处理
探究操作系统中的进程间通信(IPC)机制及其在现代软件开发中的应用
本文深入探讨了操作系统中的核心概念——进程间通信(IPC),揭示了其在现代软件开发中的关键作用。通过对各种IPC机制如管道、消息队列、共享内存等的详细分析,本文旨在为读者提供一个清晰的理解框架,帮助他们掌握如何在实际应用中有效利用这些技术以实现进程间的协同工作。此外,文章还将探讨IPC在高并发环境下的性能优化策略,以及如何避免常见的IPC编程错误。通过结合理论与实践,本文不仅适合希望深入了解操作系统原理的技术人员阅读,也对那些致力于提升软件质量和开发效率的程序员具有重要参考价值。
653 13

热门文章

最新文章

推荐镜像

更多