А откуда берётся этот MSIL? Куда компилируются .cs?
cs компилируются компилятором. Есть стандартный csc, поставляется вместе с .net framework (НЕ со студией). Это "классический" компилятор от MS, написан на C++, с закрытым исходным кодом. Такой же есть и для Visual Basic. Кроме них есть еще Roslyn-компиляторы C# и VB, они open-source, их главное отличие в том, что они сами написаны на управляемых языках. Это значит, что у вас есть compiler-as-a-service. Это, в свою очередь, значит, что если вы хотите написать тулзу, обрабатывающую тем или иным образом исходный код, например на C#, вам не нужно самому писать парсер/компилятор, вы можете подключить модули Roslyn-компилятора и пользоваться ТЕМ ЖЕ компилятором (лексером/парсером/etc), что и используется непосредственно при сборке приложения. С классическим компилятором так не получится, он представляет из себя черный ящик: cs на входе, сборка на выходе.
Далее будем считать, что не учитываем в рассуждениях технологию .net native.
в каком моменте тогда работает виртуальная машина
она работает в момент запуска exe.
почему мы получаем на выходе .exe
в этом вопросе часто возникает путаница. Дело в том, что дотнетовские exe и dll - это т.н. сборки (assemblies), и они содержат метаданные и MSIL (!) исполняемый код. То, что у них расширения exe и dll - это потому, что MS для повышения совместимости и удобства использования, упаковала их в формат PE. Чтобы .net приложения можно было запускать также, как и нативные. НО реально в exe-файле есть только небольшой загрузчик, который запускает CLR, просит загрузить текущий файл как дотнет-сборку и передать управление на метод-точку входа. Почитайте про сборки в хорошей книге, и скачайте dotPeek, посмотрите что внутри дотнетовского exe. Это совсем не то, что в "обычном", нативном exe.
В мире C# существуют также такие понятия как .NET, Mono, Roslyn и т.д., можете ли вы структурированно разъяснить их смысл?
.NET это название и бренд платформы, .NET Framework, а теперь и .NET Core - реализации платформы от MS, Mono - open-source реализация НЕ от MS. .NET FW работает только на винде, .NET Core и Mono и на других платформах. Про Roslyn уже упомянул.
