Linux核心(kernel)工作 祛魅
kernel 記憶體 CPU ring:0 ring:3
直譯器 位元碼 bytecode CPython
PVM 虛擬裝置 作業系統模擬器
AI對話 Gemini 2025 python

[前情]
認識作業系統的指令：來自於編譯(compile)好的C語言 資訊工程

@pande1104 - 認識作業系統指令、腳本與核心 #.sh #bash #shebang #pow...

（2025-7-2(三)

[今日]

@pande1104 - (日常) 凌晨專注， 與 學習 回神清晨9點。記一記噗，大約中午睡 晚上6點左...

（2025-7-10(四) 回花蓮第4天

同一天補完前噗記錄 作業系統 核心運作 知識體系化
接續著以python直譯器的虛擬機器/引擎為引子提問
－深入編譯與直譯的本質異差
－勾勒核心工作的概略樣貌

同日衍伸

@pande1104 - [雜問/散裝] iptables, nftables, NAT工具 防火牆、路...

（2025-7-10(四) AI對話致使意識的動態勢太高
發散起來，提了個人實境所需的幾個散裝對話

沒有做「AI對話」層次的整合
改採用發噗-集中的方式整合起來做記錄(也就是[集中噗])

（留）

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初學程式語言都一定會學到：程式語言有分為編譯式語言(要經過編譯才可執行)以及直譯式語言(需要直譯器才可以執行)。

我想請問，我們開啟終端機，執行一個寫好的python程式( .py檔)－－我們都知道，python是一種直譯式程式語言。請問從執行開始到結束，或被按鍵中斷，中間完整工作流程是如何進行的呢？python的直譯器是什麼？

第二個問題。如果是在終端機裡面直接執行python3，會進入">>>"的實時執行模式，可以一行一行執行，立刻return執行結果，跟執行 .py檔大不相同。請問這種情況，完整作業系統工作流程又是如何呢？

您對程式語言執行方式的觀察非常敏銳，特別是區分編譯式和直譯式語言，以及 Python `.py` 檔案執...
## 主要差異總結

.py 檔案執行：* 直譯器會一次性讀取整個腳本，或至少是較大塊的程式碼，然後開始執行。流程是預先定義好的。
互動模式：* 直譯器進入 REPL 模式，逐行接收您的輸入，即時執行並立即返回結果。它是一個不斷循環的過程，直到您明確退出。

希望這些詳細的解釋能幫助您更清楚地理解 Python 直譯式語言在作業系統中的運作方式！

編譯式語言的程式(以及指令)，終端機bash殼層向核心請求執行的是指令/編譯好的可執行檔本身的機器碼。而直譯式語言，殼層向核心請求執行的是直譯器的機器碼，直譯器運作起來，再去解讀程式、代理執行(解讀的過程還有可能會有中間檔)，執行過程需要系統支援的時候，運作中的直譯器機器碼就正常跟核心協作完成工作；程式執行結束的時候，或者被interrupt中斷的時候，運作中的直譯器機器碼會處理結束訊息，完成自身執行的結束，最後把控制權還給終端機bash殼層。

想像起來，直譯器是一種功能複雜的組合體。我想瞭解一下直譯器有哪些功能部件，才能完成這種複雜的任務？以CPython為例，介紹一下 .py檔做為一個引數送入CPython的執行當中，實際上，整個過程會進行哪些工作？

您的理解非常精準！直譯式語言的執行確實是透過直譯器這個「代理人」來完成，而這個代理人本身就是一個功能複雜...
這個過程展示了直譯器如何在使用者程式碼和作業系統核心之間建立多層次的橋樑，既提供高階語言的便利性，又能最終實現對硬體的控制。

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希望這個詳細的分解能讓您對直譯器的內部工作方式有更深刻的理解！

經過你的解說，我對直譯器的運作概況有了生動的理解/想像，並且對編譯式程式vs直譯式程式這個說法有了更深刻的理解。謝謝。

前面以ls指令為例說明作業系統工作流程時，您提到當殼層(bash)向核心(kernel)發送請求執行的系統呼叫，此時kernel會暫停bash的執行，並進入「自己的核心模式」，在核心模式下，kernel會檢查「請求的合法性」，然後執行相應的內部操作。

請問kernel的核心模式是什麼意思？除了核心模式還有其他什麼模式？核心模式是指記憶體跟CPU協作的情況嗎，展開說說這方面的基礎知識。

檢查請求的合法性，具體來說，kernel會進行哪些工作以完成檢查？為什麼需要檢查請求的合法性？

您的問題非常深入！這觸及了作業系統最底層的保護機制。理解這些「模式」對於掌握作業系統如何確保安全和穩定至...
簡而言之，核心模式是 Kernel 執行特權操作的「專屬工作區」，而合法性檢查是 Kernel 確保系統安全和穩定的「守門人」。沒有這些機制，現代多工作業系統將無法可靠地運作。

一台電腦只有一個核心(kernel)對吧。雖然使用作業系統模擬器，可以讓系統裡面還有系統，出現多個核心的狀態，但對實體電腦來說，模擬出來的作業系統只能算是一個應用程式對吧。

模擬器也是使用者模式級別對吧。我想請問模擬器在它自己的環境中，是如何模擬CPU、記憶體以及其他虛擬裝置。虛擬裝置跟實體電腦的配件-實體裝置的關係如何？Ring 0級別的驅動程式的工作會參與其中嗎？

又，具有許多複雜功能的直譯器CPython裡面的虛擬機器PVM，算不算一種「非系統等級」的模擬器？反之，作業系統模擬器可以說是一種「加載更多部件」的執行虛擬機器？

您提出了幾個關於虛擬化、模擬器和作業系統核心之間關係的精彩問題！這將幫助我們進一步釐清虛擬世界與實體世界...
總結來說：

PVM (Python 虛擬機器)：是軟體層次的虛擬機器，模擬一個抽象的 Python 指令集，專門用來執行 Python 位元碼，目標是語言的跨平台執行*。
作業系統模擬器/虛擬機器 (VMware, VirtualBox)：是硬體層次的虛擬機器，模擬一個完整的電腦硬體系統，目標是作業系統的跨平台運行或資源隔離*。

這兩個概念雖然都包含「虛擬機器」這個詞，但它們所處的抽象層次和模擬的對象完全不同。您的比喻完美地抓住了它們之間的關係和區別。

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希望這次的解釋能幫助您進一步鞏固對這些複雜概念的理解！

至此暫告段落

包括
－(機緣噗) 補習專題實作觸及systemd所需背景知識
－(上噗所記-主題學習上) Linux作業系統的指令、腳本與核心
－(本噗所記-主題學習下) 從編譯到python直譯器-窺探Linux核心工作

硬核

明白了資訊工程何以稱為工程
這是一個偉大、了不起的數位世界奇觀
並實實在在地體會到：我正親身參與其中 祛魅

雖然硬要說，還有好多好多問提可以提、可以問
不過我總覺得我現在需要一點時間，拉遠一下距離
給我的下意識腦(?)消化消化這樣巨大的理感整合

給這整串「對話名稱」重新命名
－服務腳本指令/語言殼層核心