c - 联网的机器代码是什么样的？

Question

归根结底，我们编写的每一段代码最终都会变成汇编语言，然后变成机器语言。

如果您正在编写汇编程序并希望在两台计算机之间执行简单的连接，您如何知道在汇编程序中使用哪些内存地址(更不用说偏移量了)？您是否需要知道与操作系统相关的具体地址？

我只是想知道有人会如何编写一个真正“干净”和“高效”的消息传递库/编译器 - 让我感兴趣的是网络通信/IPC 在汇编程序中到底是什么样子？

我认为这个答案的一部分可能在于查询与操作系统相关的已知地址？例如 0x4545456 到 0x 60000000 包含用于通信 X 等的 Linux 内核数据。

Answer 1

这些地址并不特定于您的操作系统。它们特定于您的硬件/系统。访问这些与汇编程序与另一种编程语言(例如 C)无关，事实上大多数设备驱动程序代码(实际与网络硬件交互的代码)通常是用 C 编写的。

这只是网络(以太网) Controller 的一个随机样本:

Intel® 82580EB/82580DB GbE Controller: Datasheet

您的软件(无论是汇编程序还是其他语言)必须对大量寄存器进行编程，才能让这个东西通过以太网进行实际通信。从一个更简单的例子开始可能更容易，比如串行端口。让我们构建一个假设的、固定波特率的串行端口 Controller ，映射到内存:

Address  Meaning
0        RX status (reads 0 when no data to read, 1 a byte is available)
1        RX buffer
2        TX status (reads 0 when ready to send, 1 when busy)
3        TX buffer

现在您的软件，无论是汇编程序还是任何其他语言，都可以通过监视(轮询)地址 2 直到准备就绪，将下一个字节写入地址 3 来将数据传输到另一台计算机。我们也可以通过以下方式从另一台计算机接收数据监视(轮询)地址 0 以查看数据何时准备就绪，并在数据存在时从地址 1 读取字节。

在现代操作系统/OS 中，这些都是物理地址，需要以某种方式映射到虚拟地址。

真实世界的硬件，例如我链接到的硬件，通常会使用中断，因此您不需要轮询。它通常有 DMA，所以硬件可以直接访问你的数据，而不是你一个字节一个字节地喂它。它将处理各种协议(protocol)，并将具有用于检查和设置该协议(protocol)各个方面的寄存器。

在现代操作系统中，与硬件的实际交互是在 device driver 中实现的用户软件可以通过一些API与设备驱动程序交换数据。同样，该用户代码可以用汇编程序或任何其他语言编写。 API 将因操作系统而异。通信/网络通常构建为“stack”，在较低级别的协议(protocol)上实现了较高级别的协议(protocol)。该堆栈的哪一部分位于用户库中或操作系统的哪一部分会因操作系统而异。

对于我上面描述的假设设备，API 可能包含两个单字节阻塞调用，read() 和 write()。然后你使用某种 system call来自汇编程序或更高级别语言的机制来调用它们并传递参数/检索输出。在某些操作系统中，设备 I/O 可能看起来像文件 I/O，因此您可以使用通用文件读/写在设备上执行操作，操作系统会将这些操作分派(dispatch)给正确的设备驱动程序。此外，在典型的操作系统中，实际的系统调用将通过某种库提供，您也可以从各种编程语言中调用它。