操作系统第一章答案

➢ 异常指源自CPU执行指令内部的事件，如地址越界、算术溢出、非 法操作码、缺页以及专门的陷入指令等。对异常的处理一般要依赖 当前程序（进程）的运行现场，而且异常不能被屏蔽，一旦发生应 立即处理。
26.什么是核心态？什么是用户态？什么指令 必须在核心态下执行？
➢ 核心态，也称为特权态或管态，是操作系统内核所运 行的模式，是唯一能执行特权指令的程序。
微内核结构
优点：
(1)对进程的请求提供一致性接口，不必区分内核级服务和用户级服务，所有服务均采用消息传 递机制提供； (2)具有较好的可扩充性和易修改性，增加新服务或替换老服务只需要增加或替换服务器； (3)可移植性好，与CPU有关的代码集中在微内核中，将系统移至新平台修改较小； (4)对分布式系统提供有力支持，客户给服务器进程发送消息，不必知道服务器进程驻留在哪台 机器上。
② 配备操作系统的主要目的：方便人们使用计算机； 有效管理计算机资源。
4. 操作系统有哪些主要功能？
① 处理机管理功能 ② 存储器管理功能 ③ 设备管理功能 ④ 文件管理功能 ⑤ 网络功能 ⑥ 用户接口
5.操作系统的主要特征有哪些？
① 并发性
➢ 在多道程序环境下，并发性是指在一段时间内，宏观上有多个程序在 同时运行，但在单处理机系统中，每一时刻却仅能有一道程序执行， 故微观上这些程序只能是分时地交替执行。
② 共享性
➢ 在操作系统环境下，所谓共享是指系统中的资源可供内存中多个并发 执行的进程(线程)共同使用。由于资源属性的不同，进程对资源共享 的方式也不同，目前主要有以下两种资源共享方式：互斥共享方式和 同时访问方式。
③ 虚拟性
➢ 操作系统中的所谓“虚拟”，是指通过某种技术把一个物理实体变为 若干个逻辑上的对应物。物理实体(前者)是实的， 即实际存在的；而 后者是虚的，是用户感觉上的东西。
④ 异步性
➢ 异步性又称随机性或不确定性，指系统中的诸进程总是按照各自独立 的、不可预知的速度向前推进。
6.比较并发和并行的概念。
并发性和并行性是两个既相似又有区别的概念： 并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发 生；而并行性是指两个或多个事件在同一时刻发 生。
8.简述操作系统提供的各种用户接口。
➢ 异常（内中断）指当CPU运行时出现了算术溢出、0做除数、访存 指令越界等错误，或执行了一条“陷入”指令时，CPU中断当前执 行流程，转到相应的错误处理程序或陷入处理程序。
➢ 中断指来自CPU执行指令以外的事件发生，如设备发出的各种输入/ 输出结束中断、时钟中断等，通过它使CPU对发生的事件进行处理。 引起中断的事件与CPU当前执行的程序（进程）无关。每个不同的 中断具有不同的中断优先级，以表示事件的紧急程度。在处理高级 别中断时，低级别中断可以被临时屏蔽。
➢ 提高CPU的利用率 ➢ 可提高内存和I/O设备利用率 ➢ 增加系统吞吐量
② 多道程序设计技术指允许多个程序同时进入计算机内存， 并利用交替运算方法使它们运行。尽管从微观上，这些 程序交替执行，轮流使用唯一的处理器，但从宏观上看， 这些程序是同时执行的。在操作系统中引入多道程序设 计技术，可以提高处理器的利用率，充分发挥计算机硬 件的并行能力。
缺点:
➢ 运行效率较低，这是因为进程之间必须通过内核的通信机制才能相互通信。
24.简述操作系统各种运行模型的特点。
➢ 操作系统本身是一组程序，这组程序按照什么方式运行称为操 作系统的运行模型。操作系统有以下三种运行模型：
➢ 独立运行的内核模型
➢ 操作系统有自己独立的存储空间，有独立的运行环境，其执行过程不与应用程 序（进程）发生关联。在这种运行模型下，操作系统作为一个独立实体在内核 模式下运行，因而内核程序要并发执行很困难，进程的概念只适合应用程序。
➢ 图形接口
➢ 图标接口采用了图形化的操作界面，将系统的各项功能、各种应 用程序及数据文件以非常容易识别的图标形式 直观、逼真地表示 出来。用户可以方便地使用鼠标、菜单及对话框等完成各种操作。
9、为什么在操作系统设计中要引入多道程序 设计技术？简述多道程序设计技术。
① 在OS中引入多道程序设计技术可带来以下好处：
④ 代码层次不同。
➢ 过程调用中的被调用程序属于用户级程序；而系统调用的是操作 系统中的代码程序，它属于系统级程序。
➢ 命令接口
➢ 为了便于用户直接或间接控制自己的作业，操作系统向用户提供 了“命令接口”。命令接口可进一步划分成联机命令接口和脱机 命令接口两种。
➢ 程序接口
➢ 程序接口是为用户程序在执行过程中访问系统资源而设置的，是 用户程序取得操作系统服务的唯一途径，提供给编程人员使用。 程序接口由一组系统调用组成。每个系统调用是一个能完成特定 功能的子程序。
31.简述系统调用和过程调用的区别。
1班：9、13、17、29 2班：1、3、5、7、 11、 17、 29、 45、 49
31.简述系统调用和过程调用的区别。
① 运行的状态不同。
➢ 这是最大的区别: 系统调用要进行状态切换，由用户态切换到核心 态；过程调用只需要在用户态就能完成。
② 进入的方式不同。
➢ 过程调用是指用户态下运行的程序通过普通转子指令可以直接调 用一般子程序，即过程调用可以直接由调用过程转向被调用过程。 而系统调用需要借助中断/异常机制。每个系统调用接口函数中应 至少包含一条自陷指令。
③ 返回的方式不同。
➢ 过程调用可以直接从被调用过程返回到主调用过程中；而系统调 用则需要由服务程序返回到系统调用的入口处理程序，然后再返 回到总控程序中。
操作系统第1章 作业
书本29页 1.9 习题
2. 什么是操作系统？在计算机上配备操作系 统的主要目的是什么？
① 操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资 源，合理地组织计算机的工作流程，为其他软件 提供支持，使计算机系统所有的资源最大限度地 发挥作用，改善人机界面，方便用户使用计算机 的最基本系统软件。
➢ 作为独立进程运行的模型
➢ 操作系统的小部分核心功能（进程切换和通信、底层存储管理、中断处理等） 仍然在核心态下运行，而操作系统的大部分功能由一组独立的服务器进程提供， ？它们有何异同？
➢ 中断（外中断）指计算机运行过程中，当某个事件发生后，CPU暂 时停止当前进程执行，转而执行相应的中断处理程序，待处理完毕 后又返回被中断点继续执行原进程或重新调度新进程执行的过程。
➢ 嵌入应用进程中执行的模型
➢ 为了提高内核程序的并发性，操作系统在创建应用进程时，同时为它分配了一 个核心栈，该核心栈用来运行内核程序，以形成操作系统程序嵌入应用程序内 执行的方式。当用户进程发出系统调用或遭遇中断时，处理机转到核心态下运 行，控制转移给操作系统，用户进程的现场被保护，并启用刚被中断进程的核 心栈作为内核程序执行过程调用的工作栈。整个过程中只发生了处理机的状态 转变（从用户态转变为核心态），并没有发生进程现场的切换，即认为内核程 序嵌入在当前用户进程中执行。
23.简述操作系统各种逻辑结构的特点。
➢ 操作系统逻辑上可以划分为内核和核外程序两部分。操作系统 内核运行在核心态，是唯一能执行特权指令的程序 。根据内核 的组织结构，可以将操作系统分为：
单内核结构
单内核结构即内核在结构上可以看成一个整体。单内核结构中，模块 间的交互通过直接调用相应模块中的函数来实现，而不是通过消息传递， 所有模块都在相同的内核空间中运行，内核代码是高度集成的。单内核 结构的优点是效率较高。
➢ 在操作系统设计中的定义，用户态，也称为目态，指 非特权的执行状态。
➢ 特权指令只能在核心态下执行。 ➢ 访管指令只能在用户态下执行。 ➢ 屏蔽所有中断指令应该在核心态下执行。
29.什么是中断向量？
➢ 中断向量指用于保存中断处理程序的入口地址的主存 单元。中断向量除了存放中断处理程序的入口地址外， 还常用来保存CPU的状态转换信息，如中断处理程序 运行要用到的PS寄存器和PC寄存器值。