操作系統復習題.

第一章 操作系統概述

學習指導:

本章主要介紹操作系統的基本概念、特性和分類，從操作系統的地位和作用兩個方面給出了操作系統的描述性定義。讀者應當注意操作系統程序的特殊性，以及操作系統與硬件和其它軟件之間的關系，理解操作系統和計算機系統的運作機理。

1.5節介紹了操作系統運行的硬件環境，這個介紹是基本的但不是完全的，讀者應參考已經學過的計算機原理。1.6節是操作系統的上層界面，即用戶和應用程序與操作系統打交道的途徑。

習題解答:

硬件將處理機劃分為兩種狀態，即管態和目態，這樣做給操作系統設計帶來什么好處?

答：便于設計安全可靠的操作系統。管態和目態是計算機硬件為保護操作系統免受用戶程序的干擾和破壞而引入的兩種狀態。通常操作系統在管態下運行，可以執行所有機器指令；而用戶程序在目態下運行，只能執行非特權指令。如果用戶程序企圖在目態下執行特權指令，將會引起保護性中斷，由操作系統終止該程序的執行，從而保護了操作系統。

何謂特權指令? 舉例說明之。如果允許用戶進程執行特權指令會帶來什么后果?

答：在現代計算機中，一般都提供一些專門供操作系統使用的特殊指令，這些指令只能在管態執行，稱為特權指令。這些指令包括：停機指令、置PSW指令、中斷操作指令(開中斷、關中斷、屏蔽中斷)、輸入輸出指令等。

用戶程序不能執行這些特權指令。如果允許用戶程序執行特權指令，有可能干擾操作系統的正常運行，甚至有可能使整個系統崩潰。

中斷向量在機器中的存儲位置是由硬件確定的，還是由軟件確定的?

答：中斷向量在機器中的存放位置是由硬件確定的。例如，在INTEL 80x86 CPU 中，內存空間0x00000—0x003ff為中斷向量空間。

中斷向量的內容是由操作系統程序確定的，還是由用戶程序確定的?

答：由操作系統程序確定的。向量的內容包括中斷處理程序的入口地址和程序狀態字(中斷處理程序運行環境)，中斷處理程序是由操作系統裝入內存的，操作系統將根據裝入的實際地址和該中斷處理程序的運行環境來填寫中斷向量。

中斷向量內的處理機狀態位應當標明是管態還是目態? 為什么?

答：應當標明是管態。這樣才能保證中斷發生后進入操作系統規定的中斷處理程序。

中斷與程序并發之間的關系是什么？

答：中斷是程序并發的前提條件。如果沒有中斷，操作系統不能獲得系統控制權，無法按調度算法對處理機進行重新分配，一個程序將一直運行到結束而不會被打斷。

說明“棧”和“堆”的差別．

答：棧是一塊按后進先出規則訪問的存儲區域，用來實現中斷嵌套和子程序調用的參數和返回斷點。堆雖然是一塊存儲區域，但是對堆的訪問是任意的，沒有后進先出的要求，堆主要用來為動態變量分配存儲空間。

何謂系統棧? 何謂用戶棧? 系統棧有何用途? 用戶棧有何用途?

答：系統棧是內存中屬于操作系統空間的一塊固定區域，其主要用途為：(1)保存中斷現場，對于嵌套中斷，被中斷程序的現場信息依次壓入系統棧，中斷返回時逆序彈出；(2)保存操作系統子程序間相互調用的參數、返回值、返回點、以及子程序的局部變量。

用戶棧是用戶進程空間中的一塊區域，用于保存用戶進程的子程序間相互調用的參數、返回值、返回點、以及子程序的局部變量。

用戶堆棧段的長度為何無法確定?

答：用戶堆棧段的長度主要取決于兩個因素：(1)用戶進程(線程)中子程序(函數)之間的嵌套調用深度；(2)子程序參數和局部變量的數量及類型。這些在進程(線程)運行前無法確定，由此導致用戶堆棧段的長度無法確定。

堆棧段的動態擴充為何可能導致進程空間的搬遷?

答：堆棧段的擴充需要在原來進程空間大小的基礎上增添新的存儲區域，而且通常要求與原來存儲區域連續。由于原存放位置處可擴展的區域可能已經被其它進程占用，故可能需要將整個進程空間搬遷到另外一個區域，以實現地址空間擴展要求。

何謂并行? 何謂并發? 在單處理機系統中，下述并行和并發現象哪些可能發生，哪

些不會發生?

(1) 進程與進程之間的并行；

(2) 進程與進程之間的并發；

(3) 處理機與設備之間的并行；

(4) 處理機與通道之間的并行；

(5) 通道與通道之間的并行；

(6) 設備與設備之間的并行。

答：所謂并行是指同一時刻同時進行，進程并行需要多處理器的支持；所謂并發，是指在一段時間內，多個進程都在向前推進，而在同一時刻，可能只有一個進程在執行，多個進程輪流使用處理器。

在單處理器系統中，可能發生的并行和并發現象如下：

(2) 進程與進程之間的并發。例如，在Windows操作系統中，mp3播放進程和Word字處理進程可以并發執行，這樣用戶就可以邊聽音樂邊寫文章了。

(3) 處理機與設備之間的并行。例如，當處理機進行科學運算時，打印機可以打印文檔。

(4) 處理機與通道之間的并行。通道程序的執行可與處理

總結

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