C语言可以直接对硬件进行操作吗？

fender0107401

回复 24# starwing83

从你之前的那段话来看，你对系统的认识是比较清楚，

从你刚刚的这段话来看，你对自己的认识也是比较清楚的，

我个人认为，不管干什么事情，都要有一个全局的观念，有一个全局的思考。

比如我现在写Matlab，我就会去猜测下面的C语言实现。

我也曾经总结过从开机到关机的所有主要步骤，包括加电，加载内核，检查文件系统，init，rc系统。。。

自己也总结过使用firefox上网的时候从我点鼠标，到gtk到libc到kernel的firewall规则到路由器的apache到mysql的一系列过程。

不过，我总结的还没有你那么详细深入，如果要是问我如何去调用那些库，我就更不知道了，哈哈。   

mirnshi

Ager 发表于 2012-10-25 00:10
一般来说，程序员是否视自己“可以直接对硬件进行操作”，取决于他对“硬件”理解和把握到哪个程度。

是这样的，某些领域里的人认为，就是直接在操作硬件了，因为C层面一下，没有什么汇编/微码之类的，都是封装掉了。N年前的直接写屏技术，很多都是C实现的，直接操作端口/地址。持异议的人，可以询问做单片机之类开发的人，问问他们C是否在直接操作硬件。

starwing83

回复 29# L_kernel


    总线肯定不是这么定义的。但是PCI，USB这样的总线肯定有这种用途。中断号本身对硬件的匹配我自己也不是很清楚，只是知道8086时代是写死的，硬件决定的，即硬跳线，后期有软跳线我也并不知道原理，据猜测应该是BIOS里面存储的一些内容进行分配，即所谓的“可编程中断仲裁器”。

都说了嘛，就是定性认识而已，要说定量分析，我还没这方面的条件呢，其实也没有需求。上论坛侃大山还行，实际做这个肯定还是需要大量时间来熟悉的。

对了，我上面的描述都是按照INTR来进行的，NMI在我看来，只是遇到紧急情况才会触发（比如说掉电），所以这里并没有说明，我对它的触发原理也不是很清楚。

cjaizss

mirnshi 发表于 2012-10-25 11:10
是这样的，某些领域里的人认为，就是直接在操作硬件了，因为C层面一下，没有什么汇编/微码之类的，都是 ...

微指令不在软件开发之列，在CPU设计之列。
有local bus这么爽的接口，CPU干嘛不用，X86的端口指令呢，那是因为历史原因。

starwing83

回复 35# pmerofc


    AD不是你想听，想听就能听

mirnshi

cjaizss 发表于 2012-10-25 11:40
微指令不在软件开发之列，在CPU设计之列。
有local bus这么爽的接口，CPU干嘛不用，X86的端口指令呢，那 ...

写微码，不叫软件开发？你让写NP微码的情何以堪？
在CPU的大市场里，x86太小。看看周围，是x86的cpu多，还是其他的多

madaossan

回复 28# starwing83


    大侠不敢.

    那个环境确实有一些细节, 也确实有麻烦的地方. 但是总归来说, 并不是太复杂. 说是一个“操作系统”, 实际上是一个bootLoader来的, 而且没有u-boot那么复杂(u-boot还是比较麻烦的).

    它确实是在裸板上运行的, bootStage也是平台相关(现在的ARM CPU里面都内置一个SDRAM, 4 - 8K不等. 最先这个程序要加载到SDRAM里面运行, 然后初始化DRAM也就是内存, 之后它将自己拷贝到DRAM, 然后才在DRAM上运行. 要点是设置栈起始点(这个必须要用汇编, C做不到. 就是指定一个物理地址给sp寄存器, ARM上面是r13). 在8K SDRAM上运行的时候栈的起始点就是8K那里). 然后各种初始化...

    在这个阶段, MMU没开, 所有的操作都是直接对物理内存操作(C怎么写怎么用. 所有的ARM板说明书上都会说明它那些BANK是可以用的, 也就是它会标识出, 内存物理地址从哪个BANK开始, BANK多大, 有几个BANK. 这时没有虚存抽象, 定什么地址就是什么地址). 代码是一套, 针对特定ARM板, 由我的同事们积累起来的, 现在已经基本完善(当然达不到商业化的程度, 别忘记u-boot. 但是想想这些代码是一个人可以垒起来然后基本能控制到所有细节, 还是比较令人兴奋的).

    不过这离内核还远, 和Linux内核基本要算是两码事...

gvim

这个问题问的挺没意义。。。
各位都是熟读C标准的，一定知道C定义了自己的抽象体系，总所周知C的抽象体系最[red]接近[/red]实际物理体系，再加上自身提供的内联汇编手段，因此说它能直接操作硬件没什么大问题。这个抽象体系和底层支撑的物理体系之间有多吻合决定了C对它的直接操作程度。

有的物理体系比C的抽象体系更底层，这时候不得不用更底层的汇编来为C和系统搭建环境，比如x86，arm7，mips等等，最开始需要初始化静态存储区，设置C的堆栈，设置异常处理句柄等。
有的物理体系就基本定义成了C的抽象体系，这时候基本不再需要汇编，物理设计就已经给C搭了环境，配合行业标准提供的封装寄存器操作的一个头文件（就是几个_asm{}封装的函数），普通用户仅用C便可完成所有操作，比如arm在前几年推出的cortex系列芯片，上面说堆栈，异常句柄等等，都不需要汇编来处理了。
有的体系提供mmio，这样子直接用C的地址操作就完成了所有外设操作，物理体系和C之间也越来越吻合。

另外，人家原话是“非常容易地利用C语言直接对计算机的硬件单元位、字节和地址进行操作”
C标准里提供asm，而一些体系上确实能用C直接操作机器，如果你不想用汇编，也可以用行业标准提供的C封装。
太抠字眼就失去质疑本身的意义。