Как работают исполняемые файлы?

Question

[P747]

Добрый день!

Не силен в знаниях, касаемо принципа работы ядра операционных систем. Собственно вопрос, если .exe форматы-программ могут компилироваться из разных языков программирования:

1. На каком "языке программированя" инструкции в самом .exe, или "прямые команды" для процессора?
2. Исполняются ли .exe программы как "отдельный поток" напрямую железом или компилируются ядром операционной системы?
3. В чем различие программ для разных операционных систем: Linux, Windows, Android и т.д.?
4. Как взаимодействует программа и операционная система, читал что на Windows так просто не получить к буферу вывода изображения на экран
5. Существенно ли различие архитектур разных устройств, тоесть можно ли к примеру запустить Windows/Linux на Android телефоне?

Answer 1

[Saboteur]

.exe это довольно сложный формат.
Операционная система умеет прочитать необходимый код программы из exe, поместить его в память на предпочтительных адресах, залинковать ссылки на внешние библиотеки и запустить.
В .exe могут находиться другие ресурсы - иконки, музыка, картинки, которые могут подгружаться по мере необходимости, а не сразу.

Непосредственно код - это инструкции процессора.

Comments

[P747]

Тоесть в .exe инструкции для процессора скомпилированы уже в явном, никак не интерпритируемые? Получается обычный .exe, даже если есть поддержка устройств не запустится?

[Saboteur]

P747, не понял вопроса.
Какая поддержка устройства? Что не запустится?

[P747]

Saboteur, Работа с устройствами через драйверы. Обычный .exe, который умеет работать с устройствами

[Saboteur]

P747, А почему не могут?
Драйверы это не мифические существа. Это тоже программы, и тоже написанные и скомпилированные в инструкции процессора. Вдобавок при загрузке операционной системы они тоже загружаются в память и висят там уже в виде инструкций процессора.
Вы же можете на ассемблере написать кусочек кода, который вызовет кусочек другого кода?
Ну вот и драйвер так можно вызвать.
А в исполняемых файлах типа .exe даже есть специальная таблица системных вызовов, чтобы программа знала как обращаться к функциям операционной системы стандартными инструкциями процессора типа call

Answer 2

[CityCat4]

На каком "языке программированя" инструкции в самом .exe, или "прямые команды" для процессора?

В машинных кодах :) Все в итоге будет в машинных кодах. Хотя внутри .exe может быть много чего разного - вплоть до самораспаковывающегося архива или автономного скрипта, упакованного вместе с интерпретатором. Конкретный .exe может содержать кучу разных вещей, вовсе не относящихся к исполнению - например значки :)

Исполняются ли .exe программы как "отдельный поток" напрямую железом или компилируются ядром операционной системы?

Чо? Ведро - это не компилятор, оно ничего ни во что не компилирует. Ведро - это гигантских размеров привилегированная библиотека, которая может обращаться к дровам и железу.

В чем различие программ для разных операционных систем: Linux, Windows, Android и т.д.?

В том, что они для разных осей написаны. А разные оси предполагают разный формат обращения к API ведра для совершения одних и тех же действий. Например, открытие файла в Windows и Linux - будет выглядеть с точки зрения обращения к ведру - кардинально разными вызовами. Из этого же следует, что можно "имитировать" работу программы для одной ОС в другой. Так, например wine работает.

Как взаимодействует программа и операционная система, читал что на Windows так просто не получить к буферу вывода изображения на экран

Через опубликованное и документированное (а иногда и не очень документированное) API. Верно слышали - просто так не получить :)

Существенно ли различие архитектур разных устройств, тоесть можно ли к примеру запустить Windows/Linux на Android телефоне?

Весьма существенно. Линух на телефоне можно запустить - с танцами и битьем в огромный бубен, но можно - андроид в конце концов тоже линух :) Винду нет - она не поддерживает данную процессорную архитектуру (хотя виндофоны были - но сплыли...)

Comments

[JohnScience]

Про Windows на телефон. Termux имеет возможность запускать Windows через QEMU. Есть нюансы, но работать можно.

[CityCat4]

JohnScience, Новость несомненно интересная. Но про работу в эмуляторе можно сказать почти про любое устройство на любом устройстве "есть нюансы но работать можно", про тот же wine например. Проблема в том, что обычно под "работой" подразумевается не просто чтобы запустилась, а чтобы можно было решать те же задачи.
Вот wine например. В нем запускается winbox. И работает. Точно так же как и в винде (и с такими же косяками). А вот visio например в нем не работает. Как-то криво косо запускается, но не работает.

Answer 3

[АртемЪ]

• Да на любом, от машинного кода, до пайтона
  
• Exe это не программа, а контейнер в который упаковываются разные данные - программы, текст, видео, и.т.д.. Поэтому исполнятся она не может - исполняется программа из этого файла.
  
• В системных вызовах. Программа написанная под ОС не напрямую работает с железом, а через систему.
  
• Программа обращается к ОС в определенном формате (API) и получает ответ и наоборот.
  
• Да, существенно, чтобы запустить любую ОС на каком-то железе, нужно научить ее работать с этим железом.
  

Answer 4

[d-stream]

1. ни на каком - в конце концов - это машинные коды (инструкции), выполняемые процессором.
2. скорее исполняются) но это не точно (с) ))) в подавляющем большинстве случаев какой-то кусок exe файла выполняется [в машинных кодах] и первое что он делает - берет остальные данные из этого же exe и интерпретирует их - то есть машинными кодами производит действия над содержимым и по результатам этих действий выполняет действия (опять же в машинных кодах)
3. в структуре исполняемого файла - там вначале есть своего рода оглавление и инструкции что с чем делать: "вот тут код который надо выполнить, а вот это надо просто положить в память и вот там в моем коде записать адрес куда положили... а еще мне надо вот такие-то библиотеки" - операционная система "запуская" exe файл - все проверяет и делает как в "оглавлении" прописано
4. программа обращается к системе (что тоже в "оглавлении" было написано и осперационная система предоставила) например для "пикнуть динамиком" надо обратится по адресу XXXXXX, поместив в регистр AX частоту пищания, в BX-длительность , а потом прочесть AL и если там не 0 - значит была ошибка
5. существуют отличия и зачастую они огромны, но существуют и методы обхода этого

естественно все очень и очень упрощенно