看操作系統對程序的執行過(guò)程有哪些支持

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　　通過(guò)一個(gè)C程序，看操作系統做了什么：

　　一個(gè)C程序：helloworld

　　這個(gè)程序的功能是調用puts函數，在標準輸出設備(顯示器)上顯示字符串hello world

　　1. (用戶(hù))要啟動(dòng)程序執行，用戶(hù)告訴操作系統執行hello world程序(如何告知?)

　　-- 命令行鍵入相應的命令

　　-- 通過(guò)鼠標雙擊hello world程序的圖標

　　2. (操作系統)操作系統接到用戶(hù)的請求之后，就會(huì )根據用戶(hù)提供的文件名，到磁盤(pán)上找到hello world程序的相關(guān)信息，檢查其類(lèi)型是否是可執行文件;并通過(guò)程序首部信息， 確定代碼和數據在可執行文件中的位置并計算出對應的磁盤(pán)塊地址(文件格式?)

　　-- Windows：PE

　　-- Linux：ELF

　　3. (操作系統)為了執行這個(gè)hello world程序，操作系統創(chuàng )建一個(gè)新的進(jìn)程，并將hello world可執行文件格式映射到該進(jìn)程結構，表示由該進(jìn)程執行hello world程序

　　4. (操作系統)操作系統為hello world程序設置CPU上下文環(huán)境，并跳到程序開(kāi)始處，準備執行這個(gè)程序，下一個(gè)指令周期，就是執行hello world程序

　　5. (CPU)假設調度程序正好選中hello world程序，操作系統把控制權交給了調度程序，執行hello world程序的第一條指令，發(fā)生缺頁(yè)異常。程序在執行的時(shí)候，先要把程序的代碼和數據讀入內存，CPU才能執行，但是hello world的代碼和數據還沒(méi)有讀入內存，所以這個(gè)時(shí)候硬件機制就會(huì )捕獲缺頁(yè)異常，并且把控制權交給操作系統

　　6. (操作系統)操作系統管理了計算機系統中的內存，比如采用頁(yè)式存儲方案的話(huà)，內存就有很多的物理頁(yè)面，操作系統的內存管理模塊就會(huì )分配一頁(yè)空閑的物理內存，并且根據前面計算出的磁盤(pán)塊地址把hello world程序的代碼從磁盤(pán)讀入內存，然后繼續執行hello world程序，有的時(shí)候程序很大，一頁(yè)內存還不夠，因此在執行過(guò)程中會(huì )多次地產(chǎn)生缺頁(yè)異常，然后從磁盤(pán)讀入程序到內存

　　7. (CPU)hello world程序執行puts函數(系統調用，由操作系統完成)，在顯示器(標準輸出設備)上寫(xiě)(顯示)一字符串

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

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

　　10. 視頻硬件將像素轉換成顯示器可接收的一組控制/數據信號

　　11. 顯示器解釋信號，激發(fā)液晶屏

　　12. 在屏幕上看到了“hello world”

　　在CPU上執行一個(gè)用戶(hù)程序，這個(gè)用戶(hù)程序會(huì )不時(shí)地去請求操作系統的服務(wù)，因此在CPU上，時(shí)而運行的是用戶(hù)程序，時(shí)而運行的是操作系統的程序

　　hello world程序在執行的時(shí)候需要操作系統來(lái)創(chuàng )建進(jìn)程，因此轉到操作系統創(chuàng )建進(jìn)程，進(jìn)程創(chuàng )建完了以后從操作系統返回，接著(zhù)執行hello world程序

　　出現了缺頁(yè)異常以后，控制權又轉回了操作系統，操作系統分配物理內存給用戶(hù)程序，然后又轉向用戶(hù)程序接著(zhù)執行

　　然后hello world程序要執行puts函數，又轉向了操作系統

　　這是從用戶(hù)程序在執行過(guò)程不斷請求操作系統服務(wù)這個(gè)角度來(lái)看程序執行的過(guò)程

　　操作系統在執行過(guò)程中，通過(guò)調度選中一個(gè)程序然后執行

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

　　然后再通過(guò)調度再選中程序再執行

　　Summary

　　在一個(gè)程序的執行過(guò)程中，操作系統負責了這個(gè)程序的啟動(dòng)過(guò)程，負責了這個(gè)程序的執行過(guò)程。同時(shí)，在執行過(guò)程中，不斷地為用戶(hù)程序執行提供各種各樣的支持

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