看操作系統(tǒng)對(duì)程序的執(zhí)行過(guò)程有哪些支持

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　　通過(guò)一個(gè)C程序，看操作系統(tǒng)做了什么：

　　一個(gè)C程序：helloworld

　　這個(gè)程序的功能是調(diào)用puts函數(shù)，在標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備(顯示器)上顯示字符串hello world

　　1. (用戶)要啟動(dòng)程序執(zhí)行，用戶告訴操作系統(tǒng)執(zhí)行hello world程序(如何告知?)

　　-- 命令行鍵入相應(yīng)的命令

　　-- 通過(guò)鼠標(biāo)雙擊hello world程序的圖標(biāo)

　　2. (操作系統(tǒng))操作系統(tǒng)接到用戶的請(qǐng)求之后，就會(huì)根據(jù)用戶提供的文件名，到磁盤上找到hello world程序的相關(guān)信息，檢查其類型是否是可執(zhí)行文件;并通過(guò)程序首部信息， 確定代碼和數(shù)據(jù)在可執(zhí)行文件中的位置并計(jì)算出對(duì)應(yīng)的磁盤塊地址(文件格式?)

　　-- Windows：PE

　　-- Linux：ELF

　　3. (操作系統(tǒng))為了執(zhí)行這個(gè)hello world程序，操作系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)新的進(jìn)程，并將hello world可執(zhí)行文件格式映射到該進(jìn)程結(jié)構(gòu)，表示由該進(jìn)程執(zhí)行hello world程序

　　4. (操作系統(tǒng))操作系統(tǒng)為hello world程序設(shè)置CPU上下文環(huán)境，并跳到程序開(kāi)始處，準(zhǔn)備執(zhí)行這個(gè)程序，下一個(gè)指令周期，就是執(zhí)行hello world程序

　　5. (CPU)假設(shè)調(diào)度程序正好選中hello world程序，操作系統(tǒng)把控制權(quán)交給了調(diào)度程序，執(zhí)行hello world程序的第一條指令，發(fā)生缺頁(yè)異常。程序在執(zhí)行的時(shí)候，先要把程序的代碼和數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存，CPU才能執(zhí)行，但是hello world的代碼和數(shù)據(jù)還沒(méi)有讀入內(nèi)存，所以這個(gè)時(shí)候硬件機(jī)制就會(huì)捕獲缺頁(yè)異常，并且把控制權(quán)交給操作系統(tǒng)

　　6. (操作系統(tǒng))操作系統(tǒng)管理了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的內(nèi)存，比如采用頁(yè)式存儲(chǔ)方案的話，內(nèi)存就有很多的物理頁(yè)面，操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理模塊就會(huì)分配一頁(yè)空閑的物理內(nèi)存，并且根據(jù)前面計(jì)算出的磁盤塊地址把hello world程序的代碼從磁盤讀入內(nèi)存，然后繼續(xù)執(zhí)行hello world程序，有的時(shí)候程序很大，一頁(yè)內(nèi)存還不夠，因此在執(zhí)行過(guò)程中會(huì)多次地產(chǎn)生缺頁(yè)異常，然后從磁盤讀入程序到內(nèi)存

　　7. (CPU)hello world程序執(zhí)行puts函數(shù)(系統(tǒng)調(diào)用，由操作系統(tǒng)完成)，在顯示器(標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備)上寫(顯示)一字符串

　　8. (操作系統(tǒng))找到要將字符串送往的顯示設(shè)備，通常設(shè)備是由一個(gè)進(jìn)程控制的，所以，操作系統(tǒng)將要寫的字符串送給該進(jìn)程

　　9. (操作系統(tǒng))控制設(shè)備的進(jìn)程告訴設(shè)備的窗口系統(tǒng)它要顯示字符串，窗口系統(tǒng)確定這是一個(gè)合法的操作，然后將字符串轉(zhuǎn)換成像素，將像素寫入設(shè)備的存儲(chǔ)映像區(qū)

　　10. 視頻硬件將像素轉(zhuǎn)換成顯示器可接收的一組控制/數(shù)據(jù)信號(hào)

　　11. 顯示器解釋信號(hào)，激發(fā)液晶屏

　　12. 在屏幕上看到了“hello world”

　　在CPU上執(zhí)行一個(gè)用戶程序，這個(gè)用戶程序會(huì)不時(shí)地去請(qǐng)求操作系統(tǒng)的服務(wù)，因此在CPU上，時(shí)而運(yùn)行的是用戶程序，時(shí)而運(yùn)行的是操作系統(tǒng)的程序

　　hello world程序在執(zhí)行的時(shí)候需要操作系統(tǒng)來(lái)創(chuàng)建進(jìn)程，因此轉(zhuǎn)到操作系統(tǒng)創(chuàng)建進(jìn)程，進(jìn)程創(chuàng)建完了以后從操作系統(tǒng)返回，接著執(zhí)行hello world程序

　　出現(xiàn)了缺頁(yè)異常以后，控制權(quán)又轉(zhuǎn)回了操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)分配物理內(nèi)存給用戶程序，然后又轉(zhuǎn)向用戶程序接著執(zhí)行

　　然后hello world程序要執(zhí)行puts函數(shù)，又轉(zhuǎn)向了操作系統(tǒng)

　　這是從用戶程序在執(zhí)行過(guò)程不斷請(qǐng)求操作系統(tǒng)服務(wù)這個(gè)角度來(lái)看程序執(zhí)行的過(guò)程

　　操作系統(tǒng)在執(zhí)行過(guò)程中，通過(guò)調(diào)度選中一個(gè)程序然后執(zhí)行

　　程序執(zhí)行過(guò)程中會(huì)不斷地陷入操作系統(tǒng)，由操作系統(tǒng)完成一些服務(wù)

　　然后再通過(guò)調(diào)度再選中程序再執(zhí)行

　　Summary

　　在一個(gè)程序的執(zhí)行過(guò)程中，操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)了這個(gè)程序的啟動(dòng)過(guò)程，負(fù)責(zé)了這個(gè)程序的執(zhí)行過(guò)程。同時(shí)，在執(zhí)行過(guò)程中，不斷地為用戶程序執(zhí)行提供各種各樣的支持

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