操作系统复习题.

第一章 操作系统概述

学习指导:

本章主要介绍操作系统的基本概念、特性和分类，从操作系统的地位和作用两个方面给出了操作系统的描述性定义。读者应当注意操作系统程序的特殊性，以及操作系统与硬件和其它软件之间的关系，理解操作系统和计算机系统的运作机理。

1.5节介绍了操作系统运行的硬件环境，这个介绍是基本的但不是完全的，读者应参考已经学过的计算机原理。1.6节是操作系统的上层界面，即用户和应用程序与操作系统打交道的途径。

习题解答:

硬件将处理机划分为两种状态，即管态和目态，这样做给操作系统设计带来什么好处?

答：便于设计安全可靠的操作系统。管态和目态是计算机硬件为保护操作系统免受用户程序的干扰和破坏而引入的两种状态。通常操作系统在管态下运行，可以执行所有机器指令；而用户程序在目态下运行，只能执行非特权指令。如果用户程序企图在目态下执行特权指令，将会引起保护性中断，由操作系统终止该程序的执行，从而保护了操作系统。

何谓特权指令? 举例说明之。如果允许用户进程执行特权指令会带来什么后果?

答：在现代计算机中，一般都提供一些专门供操作系统使用的特殊指令，这些指令只能在管态执行，称为特权指令。这些指令包括：停机指令、置PSW指令、中断操作指令(开中断、关中断、屏蔽中断)、输入输出指令等。

用户程序不能执行这些特权指令。如果允许用户程序执行特权指令，有可能干扰操作系统的正常运行，甚至有可能使整个系统崩溃。

中断向量在机器中的存储位置是由硬件确定的，还是由软件确定的?

答：中断向量在机器中的存放位置是由硬件确定的。例如，在INTEL 80x86 CPU 中，内存空间0x00000—0x003ff为中断向量空间。

中断向量的内容是由操作系统程序确定的，还是由用户程序确定的?

答：由操作系统程序确定的。向量的内容包括中断处理程序的入口地址和程序状态字(中断处理程序运行环境)，中断处理程序是由操作系统装入内存的，操作系统将根据装入的实际地址和该中断处理程序的运行环境来填写中断向量。

中断向量内的处理机状态位应当标明是管态还是目态? 为什么?

答：应当标明是管态。这样才能保证中断发生后进入操作系统规定的中断处理程序。

中断与程序并发之间的关系是什么？

答：中断是程序并发的前提条件。如果没有中断，操作系统不能获得系统控制权，无法按调度算法对处理机进行重新分配，一个程序将一直运行到结束而不会被打断。

说明“栈”和“堆”的差别．

答：栈是一块按后进先出规则访问的存储区域，用来实现中断嵌套和子程序调用的参数和返回断点。堆虽然是一块存储区域，但是对堆的访问是任意的，没有后进先出的要求，堆主要用来为动态变量分配存储空间。

何谓系统栈? 何谓用户栈? 系统栈有何用途? 用户栈有何用途?

答：系统栈是内存中属于操作系统空间的一块固定区域，其主要用途为：(1)保存中断现场，对于嵌套中断，被中断程序的现场信息依次压入系统栈，中断返回时逆序弹出；(2)保存操作系统子程序间相互调用的参数、返回值、返回点、以及子程序的局部变量。

用户栈是用户进程空间中的一块区域，用于保存用户进程的子程序间相互调用的参数、返回值、返回点、以及子程序的局部变量。

用户堆栈段的长度为何无法确定?

答：用户堆栈段的长度主要取决于两个因素：(1)用户进程(线程)中子程序(函数)之间的嵌套调用深度；(2)子程序参数和局部变量的数量及类型。这些在进程(线程)运行前无法确定，由此导致用户堆栈段的长度无法确定。

堆栈段的动态扩充为何可能导致进程空间的搬迁?

答：堆栈段的扩充需要在原来进程空间大小的基础上增添新的存储区域，而且通常要求与原来存储区域连续。由于原存放位置处可扩展的区域可能已经被其它进程占用，故可能需要将整个进程空间搬迁到另外一个区域，以实现地址空间扩展要求。

何谓并行? 何谓并发? 在单处理机系统中，下述并行和并发现象哪些可能发生，哪

些不会发生?

(1) 进程与进程之间的并行；

(2) 进程与进程之间的并发；

(3) 处理机与设备之间的并行；

(4) 处理机与通道之间的并行；

(5) 通道与通道之间的并行；

(6) 设备与设备之间的并行。

答：所谓并行是指同一时刻同时进行，进程并行需要多处理器的支持；所谓并发，是指在一段时间内，多个进程都在向前推进，而在同一时刻，可能只有一个进程在执行，多个进程轮流使用处理器。

在单处理器系统中，可能发生的并行和并发现象如下：

(2) 进程与进程之间的并发。例如，在Windows操作系统中，mp3播放进程和Word字处理进程可以并发执行，这样用户就可以边听音乐边写文章了。

(3) 处理机与设备之间的并行。例如，当处理机进行科学运算时，打印机可以打印文档。

(4) 处理机与通道之间的并行。通道程序的执行可与处理