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。

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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，用于检查当前运行的代码确定下一个需要运行的代码。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system calls，程序可以调用它来访问较低级别的服务。

请注意，系统调用与您可能用于执行外部程序的system()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。