如何在操作系统中实现编程语言

Question

我最近阅读了一些操作系统的书籍。所有这些都详细介绍了如何“制作”操作系统。

但问题是，与操作系统一样，程序也被编译成机器代码，操作系统如何在证券方面执行它们？

假设部分程序将修改操作系统或其他正在运行的程序。操作系统如何阻止它？

Answer 1

操作系统整体上并不关心语言。它们都是可执行代码，他们并不关心是谁创造的。

他们关心自己和其他程序的完整性。这通常由虚拟内存机制修复 - 程序根本无法形成指向它无权访问的内存的指针。如果至少允许程序读取它，物理内存只有一个地址。

Answer 2

典型的解决方案是不同的处理器模式。通常相同的指令集但在不同的模式下存在不同的保护机制。

例如，经常使用MMU，它做了一些事情，一个是虚拟化内存，一个副作用是程序可以认为它们都在同一个地址空间。例如，所有程序都可以认为它们是从零地址运行的。其次，mmu通常用于定义可缓存和不可缓存的内存区域。第三个（但不是最后一个）是mmu通常用于将程序保存在自己的内存空间中，如果它超出该空间，则发生故障并且操作系统接管。

因此，操作系统本身将以超级用户模式或功耗最大且限制最少的模式运行。但是，用户代码理想地以具有最多限制的模式运行，并且操作系统在调用用户代码并为其提供时间片之前设置该环境。细节都是特定于处理器的，并且代代相传，并且从一个家庭/架构到另一个不同。

对于大多数无关的编程语言，编译器不需要和IMO不应该知道你在什么模式，它的工作是将高级代码转换为低级代码，句点。由于各种原因，内核代码将周期性地使用汇编来辅助，例如，不需要直接映射到高级编程语言的处理器特定指令。围绕这个少量asm或调用基于asm的函数的高级代码来自编译器的透视图。现在，这并不意味着某些编译器将创建编译器特定的指令（读取：非可移植，有时是环境或处理器特定，丑陋）以保存程序员一点点汇编语言。

Answer 3

确切的实现高度依赖于操作系统和底层架构，因为某些架构可以提供安全性的硬件机制（例如，将内存区域标记为只读）。