操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)題.

第一章 操作系統(tǒng)概述

學(xué)習(xí)指導(dǎo):

本章主要介紹操作系統(tǒng)的基本概念、特性和分類，從操作系統(tǒng)的地位和作用兩個(gè)方面給出了操作系統(tǒng)的描述性定義。讀者應(yīng)當(dāng)注意操作系統(tǒng)程序的特殊性，以及操作系統(tǒng)與硬件和其它軟件之間的關(guān)系，理解操作系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)作機(jī)理。

1.5節(jié)介紹了操作系統(tǒng)運(yùn)行的硬件環(huán)境，這個(gè)介紹是基本的但不是完全的，讀者應(yīng)參考已經(jīng)學(xué)過的計(jì)算機(jī)原理。1.6節(jié)是操作系統(tǒng)的上層界面，即用戶和應(yīng)用程序與操作系統(tǒng)打交道的途徑。

習(xí)題解答:

硬件將處理機(jī)劃分為兩種狀態(tài)，即管態(tài)和目態(tài)，這樣做給操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)什么好處?

答：便于設(shè)計(jì)安全可靠的操作系統(tǒng)。管態(tài)和目態(tài)是計(jì)算機(jī)硬件為保護(hù)操作系統(tǒng)免受用戶程序的干擾和破壞而引入的兩種狀態(tài)。通常操作系統(tǒng)在管態(tài)下運(yùn)行，可以執(zhí)行所有機(jī)器指令；而用戶程序在目態(tài)下運(yùn)行，只能執(zhí)行非特權(quán)指令。如果用戶程序企圖在目態(tài)下執(zhí)行特權(quán)指令，將會(huì)引起保護(hù)性中斷，由操作系統(tǒng)終止該程序的執(zhí)行，從而保護(hù)了操作系統(tǒng)。

何謂特權(quán)指令? 舉例說(shuō)明之。如果允許用戶進(jìn)程執(zhí)行特權(quán)指令會(huì)帶來(lái)什么后果?

答：在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中，一般都提供一些專門供操作系統(tǒng)使用的特殊指令，這些指令只能在管態(tài)執(zhí)行，稱為特權(quán)指令。這些指令包括：停機(jī)指令、置PSW指令、中斷操作指令(開中斷、關(guān)中斷、屏蔽中斷)、輸入輸出指令等。

用戶程序不能執(zhí)行這些特權(quán)指令。如果允許用戶程序執(zhí)行特權(quán)指令，有可能干擾操作系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至有可能使整個(gè)系統(tǒng)崩潰。

中斷向量在機(jī)器中的存儲(chǔ)位置是由硬件確定的，還是由軟件確定的?

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

中斷向量的內(nèi)容是由操作系統(tǒng)程序確定的，還是由用戶程序確定的?

答：由操作系統(tǒng)程序確定的。向量的內(nèi)容包括中斷處理程序的入口地址和程序狀態(tài)字(中斷處理程序運(yùn)行環(huán)境)，中斷處理程序是由操作系統(tǒng)裝入內(nèi)存的，操作系統(tǒng)將根據(jù)裝入的實(shí)際地址和該中斷處理程序的運(yùn)行環(huán)境來(lái)填寫中斷向量。

中斷向量?jī)?nèi)的處理機(jī)狀態(tài)位應(yīng)當(dāng)標(biāo)明是管態(tài)還是目態(tài)? 為什么?

答：應(yīng)當(dāng)標(biāo)明是管態(tài)。這樣才能保證中斷發(fā)生后進(jìn)入操作系統(tǒng)規(guī)定的中斷處理程序。

中斷與程序并發(fā)之間的關(guān)系是什么？

答：中斷是程序并發(fā)的前提條件。如果沒有中斷，操作系統(tǒng)不能獲得系統(tǒng)控制權(quán)，無(wú)法按調(diào)度算法對(duì)處理機(jī)進(jìn)行重新分配，一個(gè)程序?qū)⒁恢边\(yùn)行到結(jié)束而不會(huì)被打斷。

說(shuō)明“棧”和“堆”的差別．

答：棧是一塊按后進(jìn)先出規(guī)則訪問的存儲(chǔ)區(qū)域，用來(lái)實(shí)現(xiàn)中斷嵌套和子程序調(diào)用的參數(shù)和返回?cái)帱c(diǎn)。堆雖然是一塊存儲(chǔ)區(qū)域，但是對(duì)堆的訪問是任意的，沒有后進(jìn)先出的要求，堆主要用來(lái)為動(dòng)態(tài)變量分配存儲(chǔ)空間。

何謂系統(tǒng)棧? 何謂用戶棧? 系統(tǒng)棧有何用途? 用戶棧有何用途?

答：系統(tǒng)棧是內(nèi)存中屬于操作系統(tǒng)空間的一塊固定區(qū)域，其主要用途為：(1)保存中斷現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)于嵌套中斷，被中斷程序的現(xiàn)場(chǎng)信息依次壓入系統(tǒng)棧，中斷返回時(shí)逆序彈出；(2)保存操作系統(tǒng)子程序間相互調(diào)用的參數(shù)、返回值、返回點(diǎn)、以及子程序的局部變量。

用戶棧是用戶進(jìn)程空間中的一塊區(qū)域，用于保存用戶進(jìn)程的子程序間相互調(diào)用的參數(shù)、返回值、返回點(diǎn)、以及子程序的局部變量。

用戶堆棧段的長(zhǎng)度為何無(wú)法確定?

答：用戶堆棧段的長(zhǎng)度主要取決于兩個(gè)因素：(1)用戶進(jìn)程(線程)中子程序(函數(shù))之間的嵌套調(diào)用深度；(2)子程序參數(shù)和局部變量的數(shù)量及類型。這些在進(jìn)程(線程)運(yùn)行前無(wú)法確定，由此導(dǎo)致用戶堆棧段的長(zhǎng)度無(wú)法確定。

堆棧段的動(dòng)態(tài)擴(kuò)充為何可能導(dǎo)致進(jìn)程空間的搬遷?

答：堆棧段的擴(kuò)充需要在原來(lái)進(jìn)程空間大小的基礎(chǔ)上增添新的存儲(chǔ)區(qū)域，而且通常要求與原來(lái)存儲(chǔ)區(qū)域連續(xù)。由于原存放位置處可擴(kuò)展的區(qū)域可能已經(jīng)被其它進(jìn)程占用，故可能需要將整個(gè)進(jìn)程空間搬遷到另外一個(gè)區(qū)域，以實(shí)現(xiàn)地址空間擴(kuò)展要求。

何謂并行? 何謂并發(fā)? 在單處理機(jī)系統(tǒng)中，下述并行和并發(fā)現(xiàn)象哪些可能發(fā)生，哪

些不會(huì)發(fā)生?

(1) 進(jìn)程與進(jìn)程之間的并行；

(2) 進(jìn)程與進(jìn)程之間的并發(fā)；

(3) 處理機(jī)與設(shè)備之間的并行；

(4) 處理機(jī)與通道之間的并行；

(5) 通道與通道之間的并行；

(6) 設(shè)備與設(shè)備之間的并行。

答：所謂并行是指同一時(shí)刻同時(shí)進(jìn)行，進(jìn)程并行需要多處理器的支持；所謂并發(fā)，是指在一段時(shí)間內(nèi)，多個(gè)進(jìn)程都在向前推進(jìn)，而在同一時(shí)刻，可能只有一個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行，多個(gè)進(jìn)程輪流使用處理器。

在單處理器系統(tǒng)中，可能發(fā)生的并行和并發(fā)現(xiàn)象如下：

(2) 進(jìn)程與進(jìn)程之間的并發(fā)。例如，在Windows操作系統(tǒng)中，mp3播放進(jìn)程和Word字處理進(jìn)程可以并發(fā)執(zhí)行，這樣用戶就可以邊聽音樂邊寫文章了。

(3) 處理機(jī)與設(shè)備之間的并行。例如，當(dāng)處理機(jī)進(jìn)行科學(xué)運(yùn)算時(shí)，打印機(jī)可以打印文檔。

(4) 處理機(jī)與通道之間的并行。通道程序的執(zhí)行可與處理

總結(jié)

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