operating-system - 创建许多可执行文件格式的用途是什么？

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我正在学习操作系统概念。我已经设法自己创建了引导加载程序。
我生成的每个可执行文件都在BIN中。

我看到微软为其系统使用了PE文件格式。同样，Unix也使用COFF。

这些多种文件格式的用途是什么？与其他相比，它们是否具有文件保护或其他功能？

最佳答案

从历史上看，当今使用的常见目标文件格式PECOFF，ELF和Mach-O是完全针对特定操作系统（Windows NT，Unix System V R4和Mach）完全独立开发的，旨在解决先前目标文件中的不足格式。

Unix系统

出

Unix使用的最早的目标文件和可执行文件格式是a.out格式。这是一种非常简单的格式，几乎是当时硬件所需的最低要求。它的名称由Unix汇编器和链接器使用的默认输出文件名得到。如果未指定输出文件，则这些程序将创建一个名为a.out的文件。今天，大多数Unix汇编器和链接器仍然可以这样做。

关闭

在Unix System V中，AT＆T引入了COFF（通用目标文件格式）来代替a.out格式。它也是一种可执行文件和目标文件格式。与a.out格式相比，它的主要改进是多个部分。 a.out格式仅支持带隐含.bss部分的text和data部分。多个部分为工具和应用程序在布置可执行文件方面提供了更大的灵活性，例如，允许它们创建只读数据部分。 COFF还增加了对共享库的支持。

精灵

为了解决COFF的许多问题，AT＆T为Unix System V R4创建了ELF（可执行和可链接格式）。 COFF的主要问题在于灵活性和定义不够明确，因此必须由实施的各种供应商以各种不兼容的方式进行扩展。这不是希望的“通用”格式。与COFFs共享库相比，ELF还以更动态的符号链接形式为位置无关的共享对象提供支持。它还具有称为DWARF的相当复杂且可扩展的关联调试格式。

在Unix机器上，ELF是主要的可执行文件和目标文件格式。仅少数操作系统（如AIX）坚持使用基于COFF的自定义格式。所有大型开放源代码操作系统，Linux和BSD都使用ELF，尽管值得注意的是，它们直接从基于a.out的格式转换为ELF，而跳过了COFF。由于ELF是目标文件格式和可执行文件格式，因此这意味着大多数Unix开发工具都会创建链接在一起以创建ELF可执行文件的ELF对象。

微软

OMF，.COM和MZ .EXE

在MS-DOS下，标准目标文件格式是Intel为x86处理器创建的OMF（目标模块格式）。 MS-DOS本身使用两种不同的可执行格式。最初，它仅支持简单的.COM文件，只是从CP / M中提取的平坦二进制文件（如引导程序）（类似于MS-DOS 1.x中的所有内容）。在MS-DOS 2.0中，Microsoft添加了对"MZ" .EXE可执行文件的支持，之所以这么称呼是因为它使用两个字符MZ作为幻数来标识文件类型。 MZ格式允许可执行文件使用多个段，而.COM格式有效地将程序限制为一个64K段。 Microsoft自己的MS-DOS开发工具以及大多数其他第三方工具，产生了OMF格式的目标文件，这些文件被链接以创建.COM和MZ格式的可执行文件。

新的可执行文件（LE）

对于Windows 1.0，Microsoft为Windows可执行文件创建了New Executable（NE）格式。这种格式的主要特征是它使段在可执行文件中显式显示，显示段的起始位置和结束位置。 MZ格式通过在代码中重新定位段值来支持段。否则，它是一个平坦的二进制文件，它以单个连续块的形式加载到内存中，就像.COM文件一样，除了固定了段引用之外。通过在可执行文件中显示段，Windows可以分别加载段，甚至可能移动它们并根据需要卸载它们。由于与MS-DOS不同，Windows支持一次运行多个程序，因此这非常重要，否则内存将很快变得过于分散。 NE格式添加的另一个重要功能是对DLL（动态链接库）的支持。

但是Microsoft并未更改所使用的目标文件格式。 Microsoft用于早期16位版本Windows（以及16位版本的OS / 2）的开发工具继续创建OMF对象文件，这些文件被链接以创建NE格式的可执行文件。 OMF格式易于扩展，NE格式仅需要少量添加，最显着的是用于DLL的导入和导出符号。

线性可执行（LE）

对于Windows / 386 2.10，Microsoft创建了另一种称为Linear Executable（LE）的可执行格式。 Windows的新版本具有32位虚拟机管理器（VMM），本质上是一个运行Windows和一个或多个MS-DOS实例并行运行的简单虚拟机。对于每个OS来说，似乎它们都拥有整个PC，但实际上它只是一台虚拟机。自从
VMM，更重要的是其驱动程序（VxDs）是32位的，而旧的16位NE格式将无法工作。

我不确定最初创建LE可执行文件时使用什么对象格式。后来，在创建VxDs时使用PECOFF目标文件成为标准，但是直到几年后才创建该格式。他们可能使用了扩展为支持32位对象的OMF，就像IBM对OS / 2 2.0所做的那样，后者也为其32位可执行文件使用了LE格式的变体。

PECOFF

Microsoft在Windows NT中引入了PECOFF。尽管它们已经是可用的32位可执行文件格式，LE格式和OMF支持的32位对象，但是这两种格式都已与Intel x86处理器绑定在一起。 Windows NT被设计为支持多种CPU，最初它不仅支持基于x86 Intel的PC，还支持MIPS和DEC Alpha CPU。开发Windows NT的团队没有采用LE和OMF来支持这些其他处理器，而是决定采用现有的Unix COFF格式，该格式已经支持多个CPU。我的猜测是，在Microsoft Windows NT团队的早期，他们正在使用现有的基于Unix的开发工具来开发Windows NT，而不是等待Microsoft的独立开发工具团队为其他CPU创建工具。否则，Windows NT可能会具有LE和OMF格式的适应版本，只要这仅仅是为了简化开发工具团队的工作即可。

PECOFF加上COFF的主要功能是对DLL的支持，这从一开始就是Windows固有的。 COFF支持类似但不同的共享库机制。 Microsoft后来将PECOFF格式扩展为支持64位CPU。

由于PECOFF既是目标文件格式又是可执行文件，因此Microsoft用于32位版本Windows的开发工具会创建PECOFF目标文件，这些文件链接在一起以创建PECOFF可执行文件。值得注意的是，Borland的工具生成了OMF文件，这些文件被链接以创建PECOFF可执行文件，但是如今，大多数其他工具都遵循Microsoft的领导（例如MinGW或Intel的ICC）。

OS X

马赫

Mach-O格式是为Mach kernel创建的，因此是名称。 NeXTSTEP使用了该内核，该内核成为Apple OS X的基础。Mach-O格式是BSD使用的a.out格式的替代方案，后者提供了大多数基于Mach的操作系统的非内核部分。主要推动力似乎是创建与位置无关的共享库和可执行文件。 Mach-O和使用它的操作系统的特点之一是，所有代码都必须与位置无关，而不仅仅是共享库。

结论

因此，您可以看到在不同操作系统上工作的不同人群独立工作，以根据当时的需求创建这些不同的格式。早期，Microsoft需要格式来支持Intel x86独特的分段存储器模型，而OMF是唯一支持它的目标文件格式。 Unix需要一些不同的东西，支持多个CPU。当Microsoft需要多个CPU支持时，他们选择了基于最近废止的COFF格式的格式，当时COFF格式可能比较新的ELF格式实现的CPU类型更多。同时，Mach内核开发人员忙于自己的世界，徒劳地尝试创建可行的微内核。我不确定他们对Mach-O的想法到底是什么，但是他们不得不用其他东西代替a.out，我想COFF不能完成任务，ELF还不存在。

关于operating-system - 创建许多可执行文件格式的用途是什么？ ，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/37415177/

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从历史上看，当今使用的常见目标文件格式PECOFF，ELF和Mach-O是完全针对特定操作系统（Windows NT，Unix System V R4和Mach）完全独立开发的，旨在解决先前目标文件中的不足格式。

Unix系统

出

Unix使用的最早的目标文件和可执行文件格式是a.out格式。这是一种非常简单的格式，几乎是当时硬件所需的最低要求。它的名称由Unix汇编器和链接器使用的默认输出文件名得到。如果未指定输出文件，则这些程序将创建一个名为a.out的文件。今天，大多数Unix汇编器和链接器仍然可以这样做。

关闭

在Unix System V中，AT＆T引入了COFF（通用目标文件格式）来代替a.out格式。它也是一种可执行文件和目标文件格式。与a.out格式相比，它的主要改进是多个部分。 a.out格式仅支持带隐含.bss部分的text和data部分。多个部分为工具和应用程序在布置可执行文件方面提供了更大的灵活性，例如，允许它们创建只读数据部分。 COFF还增加了对共享库的支持。

精灵

为了解决COFF的许多问题，AT＆T为Unix System V R4创建了ELF（可执行和可链接格式）。 COFF的主要问题在于灵活性和定义不够明确，因此必须由实施的各种供应商以各种不兼容的方式进行扩展。这不是希望的“通用”格式。与COFFs共享库相比，ELF还以更动态的符号链接形式为位置无关的共享对象提供支持。它还具有称为DWARF的相当复杂且可扩展的关联调试格式。

在Unix机器上，ELF是主要的可执行文件和目标文件格式。仅少数操作系统（如AIX）坚持使用基于COFF的自定义格式。所有大型开放源代码操作系统，Linux和BSD都使用ELF，尽管值得注意的是，它们直接从基于a.out的格式转换为ELF，而跳过了COFF。由于ELF是目标文件格式和可执行文件格式，因此这意味着大多数Unix开发工具都会创建链接在一起以创建ELF可执行文件的ELF对象。

微软

OMF，.COM和MZ .EXE

在MS-DOS下，标准目标文件格式是Intel为x86处理器创建的OMF（目标模块格式）。 MS-DOS本身使用两种不同的可执行格式。最初，它仅支持简单的.COM文件，只是从CP / M中提取的平坦二进制文件（如引导程序）（类似于MS-DOS 1.x中的所有内容）。在MS-DOS 2.0中，Microsoft添加了对"MZ" .EXE可执行文件的支持，之所以这么称呼是因为它使用两个字符MZ作为幻数来标识文件类型。 MZ格式允许可执行文件使用多个段，而.COM格式有效地将程序限制为一个64K段。 Microsoft自己的MS-DOS开发工具以及大多数其他第三方工具，产生了OMF格式的目标文件，这些文件被链接以创建.COM和MZ格式的可执行文件。

新的可执行文件（LE）

对于Windows 1.0，Microsoft为Windows可执行文件创建了New Executable（NE）格式。这种格式的主要特征是它使段在可执行文件中显式显示，显示段的起始位置和结束位置。 MZ格式通过在代码中重新定位段值来支持段。否则，它是一个平坦的二进制文件，它以单个连续块的形式加载到内存中，就像.COM文件一样，除了固定了段引用之外。通过在可执行文件中显示段，Windows可以分别加载段，甚至可能移动它们并根据需要卸载它们。由于与MS-DOS不同，Windows支持一次运行多个程序，因此这非常重要，否则内存将很快变得过于分散。 NE格式添加的另一个重要功能是对DLL（动态链接库）的支持。

但是Microsoft并未更改所使用的目标文件格式。 Microsoft用于早期16位版本Windows（以及16位版本的OS / 2）的开发工具继续创建OMF对象文件，这些文件被链接以创建NE格式的可执行文件。 OMF格式易于扩展，NE格式仅需要少量添加，最显着的是用于DLL的导入和导出符号。

线性可执行（LE）

对于Windows / 386 2.10，Microsoft创建了另一种称为Linear Executable（LE）的可执行格式。 Windows的新版本具有32位虚拟机管理器（VMM），本质上是一个运行Windows和一个或多个MS-DOS实例并行运行的简单虚拟机。对于每个OS来说，似乎它们都拥有整个PC，但实际上它只是一台虚拟机。自从
VMM，更重要的是其驱动程序（VxDs）是32位的，而旧的16位NE格式将无法工作。

我不确定最初创建LE可执行文件时使用什么对象格式。后来，在创建VxDs时使用PECOFF目标文件成为标准，但是直到几年后才创建该格式。他们可能使用了扩展为支持32位对象的OMF，就像IBM对OS / 2 2.0所做的那样，后者也为其32位可执行文件使用了LE格式的变体。

PECOFF

Microsoft在Windows NT中引入了PECOFF。尽管它们已经是可用的32位可执行文件格式，LE格式和OMF支持的32位对象，但是这两种格式都已与Intel x86处理器绑定在一起。 Windows NT被设计为支持多种CPU，最初它不仅支持基于x86 Intel的PC，还支持MIPS和DEC Alpha CPU。开发Windows NT的团队没有采用LE和OMF来支持这些其他处理器，而是决定采用现有的Unix COFF格式，该格式已经支持多个CPU。我的猜测是，在Microsoft Windows NT团队的早期，他们正在使用现有的基于Unix的开发工具来开发Windows NT，而不是等待Microsoft的独立开发工具团队为其他CPU创建工具。否则，Windows NT可能会具有LE和OMF格式的适应版本，只要这仅仅是为了简化开发工具团队的工作即可。

PECOFF加上COFF的主要功能是对DLL的支持，这从一开始就是Windows固有的。 COFF支持类似但不同的共享库机制。 Microsoft后来将PECOFF格式扩展为支持64位CPU。

由于PECOFF既是目标文件格式又是可执行文件，因此Microsoft用于32位版本Windows的开发工具会创建PECOFF目标文件，这些文件链接在一起以创建PECOFF可执行文件。值得注意的是，Borland的工具生成了OMF文件，这些文件被链接以创建PECOFF可执行文件，但是如今，大多数其他工具都遵循Microsoft的领导（例如MinGW或Intel的ICC）。

OS X

马赫

Mach-O格式是为Mach kernel创建的，因此是名称。 NeXTSTEP使用了该内核，该内核成为Apple OS X的基础。Mach-O格式是BSD使用的a.out格式的替代方案，后者提供了大多数基于Mach的操作系统的非内核部分。主要推动力似乎是创建与位置无关的共享库和可执行文件。 Mach-O和使用它的操作系统的特点之一是，所有代码都必须与位置无关，而不仅仅是共享库。

结论

因此，您可以看到在不同操作系统上工作的不同人群独立工作，以根据当时的需求创建这些不同的格式。早期，Microsoft需要格式来支持Intel x86独特的分段存储器模型，而OMF是唯一支持它的目标文件格式。 Unix需要一些不同的东西，支持多个CPU。当Microsoft需要多个CPU支持时，他们选择了基于最近废止的COFF格式的格式，当时COFF格式可能比较新的ELF格式实现的CPU类型更多。同时，Mach内核开发人员忙于自己的世界，徒劳地尝试创建可行的微内核。我不确定他们对Mach-O的想法到底是什么，但是他们不得不用其他东西代替a.out，我想COFF不能完成任务，ELF还不存在。