1、2010年自學考試操作系統(tǒng)名詞解釋總結(jié)1.試說明下述概念之間的聯(lián)系與差別：(1)系統(tǒng)調(diào)用命令(2)訪管指令(3)廣義指令答：訪管指令由指令碼和訪管中斷號兩部分組成。即：SVC n其中SVC(SuperVisor Call) 為指令碼，表明為訪管指令；n為訪管中斷號，其值是一整數(shù)， 具體表示何種訪問要求。中斷發(fā)生時，硬件中斷裝置將訪管中斷號n送入舊的程序狀態(tài)字內(nèi)的中斷碼字段，訪管中斷總控程序由系統(tǒng)堆棧中將其取出，并據(jù)此轉(zhuǎn)入對應的服務程序。在實際使用時，用戶程序與操作系統(tǒng)之間還需要相互傳遞參數(shù)和返回值。如此，用戶使用訪管指令的一般形式為： 準備參數(shù)SVC n取返回值根據(jù)具體訪管要求約定，參數(shù)及返回

2、值可以通過寄存器傳遞，也可以通過內(nèi)存?zhèn)鬟f。對于后者，操作系統(tǒng)必須能夠訪問進程空間。通常將稱為系統(tǒng)調(diào)用命令，它除訪管指令外，還有準備參數(shù)和取返回值。為了使用方便，在高級語言中一般將其寫為與過程調(diào)用相類似的形 式，即:返回值=系統(tǒng)調(diào)用名稱(參數(shù)1,參數(shù)2,參數(shù)m);當然，編譯程序會將翻譯成形如的形式。其中系統(tǒng)調(diào)用名稱對應， 不同的系統(tǒng)調(diào)用名稱對應不同的整數(shù) n。在有的書中，也將稱為代表的宏指令或廣義指令。2.為什么說中斷是進程切換的必要條件，但不是充分條件？答：假如在時刻T1與時刻T2之間發(fā)生了進程切換， 則在時刻T1與時刻T2之間一定執(zhí)行了 處理機調(diào)度程序，而處理機調(diào)度程序是操作系統(tǒng)低層中的一個

3、模塊，運行于管態(tài)，說明在T1與T2時刻之間處理機狀態(tài)曾由目態(tài)轉(zhuǎn)換到管態(tài)。由于中斷是系統(tǒng)由目態(tài)轉(zhuǎn)換為管態(tài)的必要條件，所以在時刻T1與時刻T2之間一定發(fā)生過中斷， 也就是說，中斷是進程切換的必要 條件，然而中斷不是進程切換的充分條件。例如：一個進程執(zhí)行一個系統(tǒng)調(diào)用命令將一個消息發(fā)給另外一個進程，該命令的執(zhí)行將通過中斷進入操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)處理完消息的發(fā)送工作后可能返回原調(diào)用進程，此時中斷未導致進程切換；也可能選擇一個新的進程，此時中斷導致了進程切換。3試分析中斷與進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換之間的關系。答：進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換是由內(nèi)核控制的，如果一個進程的狀態(tài)發(fā)生了改變，則在新舊狀態(tài)之間一定發(fā)生了處理機狀態(tài)由目態(tài)到管態(tài)的

4、轉(zhuǎn)換，而中斷是處理機狀態(tài)由目態(tài)轉(zhuǎn)換到管態(tài)的必要條件，所以中斷也是進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的必要條件。4.中斷發(fā)生時，舊的 PSW和PC為何需要壓入系統(tǒng)棧？答：因為通常中斷處理程序的最后一條指令是中斷返回指令，該指令從系統(tǒng)棧頂彈出斷點信息，如果未將PSW和PC壓入系統(tǒng)棧，則中斷返回指令彈出的不是中斷前的斷點信息，而是 不確定的信息，這將導致系統(tǒng)處于不確定的狀態(tài)，嚴重的情況會使系統(tǒng)崩潰。采用棧結(jié)構的原因是中斷可能發(fā)生嵌套，此時能保證以與中斷相反的次序返回上層中斷處理程序或返回目態(tài)。在某些硬件系統(tǒng)中， 沒有采用棧結(jié)構，中斷發(fā)生時現(xiàn)場信息被送到系統(tǒng)空 間指定單元，對每種中斷硬件規(guī)定一個現(xiàn)場保存單元，這樣處理的缺點

5、是中斷類型不能增加，相同類型中斷不能嵌套發(fā)生。5何謂中斷向量？用戶能否修改中斷向量的值 ？答：當中斷事件發(fā)生時，中斷裝置根據(jù)中斷類別自動地將中斷處理程序所對應的PSW和PC送入程序狀態(tài)字和指令計數(shù)器中，如此便轉(zhuǎn)移到對應的中斷處理程序。這個轉(zhuǎn)移類似于向量轉(zhuǎn)移，因而PSW和PC被稱為中斷向量。用戶不能修改中斷向量的值，因為修改中斷向量是 特權指令，普通用戶程序不能執(zhí)行特權指令。另外，如果允許用戶修改中斷向量的值，那么用戶就可以破壞中斷向量與處理程序之間的聯(lián)系，并可能攻擊系統(tǒng)。例如將中斷向量與一段病毒程序聯(lián)系起來，使中斷發(fā)生時便執(zhí)行病毒程序，從而破壞計算機系統(tǒng)。6. 中斷向量的存儲位置是否可由程序改

6、變？為什么？中斷向量的值是如何確定的 ？答：中斷向量的存儲位置是由硬件確定的，不能由程序改變。中斷發(fā)生后，中斷裝置按照中斷類型到內(nèi)存指定位置取出中斷向量。例如，在IBM PC系統(tǒng)中，地址00003FF是中斷向量空間。操作系統(tǒng)的設計者根據(jù)各中斷事件處理程序的存儲位置及運行環(huán)境確定對應中斷向量 的值，系統(tǒng)啟動時由初始化程序?qū)⒃撝堤钊胫付ㄎ恢谩?. 有人說，中斷發(fā)生后硬件中斷裝置保證處理機進入管態(tài)，這種說法準確嗎？說明理由。答：這種說法不準確。中斷發(fā)生后， 硬件中斷裝置負責引出中斷處理程序， 中斷處理程序是 否運行于管態(tài)取決于 PSW中的處理機狀態(tài)位，該位的值是操作系統(tǒng)初始化時設置的， 只有在 初試

7、化程序正確設置該狀態(tài)位的前提下，才能保證中斷后系統(tǒng)進入管態(tài)。8. 為什么在中斷處理過程中通常允許高優(yōu)先級別的中斷事件中途插入，而不響應低優(yōu)先級別的中斷事件？答：根據(jù)引起中斷事件的重要性和其緊迫程度， 硬件將中斷源分為若干個級別， 稱作中斷優(yōu) 先級。如果有多個中斷同時發(fā)生， 硬件將首先響應優(yōu)先級別最高的中斷請求。 對于相同優(yōu)先 級別的中斷，硬件將按照事先規(guī)定好的次序依次響應。在中斷事件的處理過程中可能會發(fā)生新的中斷，這就是中斷嵌套。中斷嵌套是必要的。但是，如果不加以控制，低優(yōu)先級別的中斷源可能打擾高優(yōu)先級別中斷事件的處理過程，甚至可能會使中斷嵌套層數(shù)無限增長，直至系統(tǒng)棧溢出。為此，硬件提供了中斷

8、屏蔽指令，利用中斷屏蔽指令可以暫時禁止任意一個或多個中斷源向處理機發(fā)中斷請求。當然，在需要的時候還可以利用硬件指令解除對中斷源的屏蔽。通常，在一個中斷事件的處理過程中，程序屏蔽包括該級在內(nèi)的所有低優(yōu)先級別的中斷，但允許更高優(yōu)先級別的中斷中途插入。這樣， 發(fā)生中斷嵌套時，嵌套中斷事件的優(yōu)先級別是按照響應的順序依次遞增的。這樣做處理主要有兩個原因：（1）從邏輯上來說，高優(yōu)先級別中斷源所對應的事件比低優(yōu)先級別中斷源所對 應的中斷事件急迫；（2）由于硬件中斷類型是有限的，這樣做實際上也就限制了中斷嵌套的 深度。9. 為什么說“關中斷”會影響系統(tǒng)的并發(fā)性？答：考慮單處理機系統(tǒng)。 在單處理機系統(tǒng)中， 并發(fā)

9、是通過將處理機輪流分配給多個進程而實 現(xiàn)的，這個分配是由操作系統(tǒng)中處理機調(diào)度程序完成的。中斷是進程切換的必要條件，如果關了中斷，則操作系統(tǒng)無法獲得處理機的控制權，也就無法使多個進程分時共享處理機。在關中斷期間，一個進程獨占處理機。所以說“關中斷”會影響系統(tǒng)的并發(fā)性10. 假如關中斷后操作系統(tǒng)進入了死循環(huán)，會產(chǎn)生什么后果？答：系統(tǒng)不響應任何外部干預事件，系統(tǒng)表現(xiàn)為“死機”。11. 為什么不允許目態(tài)程序執(zhí)行關中斷指令及中斷屏蔽指令？答：開關中斷指令和中斷屏蔽指令屬于特權指令，一般用戶無權訪問。如果允許用戶使用， 用戶關中斷后可能影響系統(tǒng)對內(nèi)部或外部事件的響應，也會使操作系統(tǒng)無法獲得系統(tǒng)控制 權。1

10、2. 如果沒有中斷，是否能夠?qū)崿F(xiàn)多道程序設計？為什么？答：不能。因為一個程序一旦被調(diào)度執(zhí)行，將一直執(zhí)行下去，中間不可能被打斷，不可能達 到多個進程交替執(zhí)行的并發(fā)目的。13. 下列中斷源哪些通常是可以屏蔽的，哪些通常是不可屏蔽的？（1） I/O 中斷；（2）訪管中斷；（3）時鐘中斷；（4）掉電中斷。答：（1） I/O中斷可以屏蔽；（2）訪管中斷不可以屏蔽；（3）時鐘中斷可以屏蔽；（4）掉電 中斷不可以屏蔽。對于訪管中斷來說，若在管態(tài)屏蔽沒有意義（不會發(fā)生訪管中斷）；若在目態(tài)屏蔽，則應用 程序無法訪問操作系統(tǒng)，不能正常運行。14. 下列中斷事件哪些可由用戶自行處理？哪些只能由操作系統(tǒng)中斷服務程序統(tǒng)

11、一處理？為什么？（1）溢出；（2）地址越界；（3）除零；（4）非法指令；（5）掉電答：一般來說，只影響應用程序自身的中斷，可以由用戶自行處理，包括：（1）溢出；（3）除零。可能影響其它用戶或操作系統(tǒng)的中斷只能由操作系統(tǒng)中斷服務程序統(tǒng)一處理，包括： 地址越界；（4）非法指令；（5）掉電。15. 如果中斷由用戶程序自行處理，為何需要將被中斷程序的斷點由系統(tǒng)堆棧彈出并壓入用戶堆棧？答：中斷發(fā)生時，被中斷程序的現(xiàn)場信息已被壓入系統(tǒng)棧中。而中斷續(xù)元運行于目態(tài)， 它執(zhí)行完畢后將由用戶棧區(qū)中恢復現(xiàn)場。為此，操作系統(tǒng)在轉(zhuǎn)到中斷續(xù)元之前應當將系統(tǒng)棧中的現(xiàn)場信息彈出并壓入用戶棧中，否則用戶中斷續(xù)元執(zhí)行完畢后將無法

12、恢復現(xiàn)場返回斷點。16. 對于下面中斷與進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換之間的關系各舉兩個例子說明之：（1）定會引起進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的中斷事件；（2）可能引起進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的中斷事件。答：定會引起進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的中斷事件：當前運行進程終止、應用程序啟動I/O傳輸并等待I/O數(shù)據(jù)、運行程序申請當前被占用的某一資源。可能引起進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的中斷事件：時鐘 中斷事件可能引起進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換，例如對于時間片輪轉(zhuǎn)進程調(diào)度算法，若時鐘中斷發(fā)生后， 當前進程的時間片已用完，則將發(fā)生進程切換；否則不發(fā)生進程切換。17. 若在T1時刻進程P1運行，T2時刻進程P2運行，且P1M P2,則在時刻T1和時刻T2期間之內(nèi)一定發(fā)生過中斷。這種說法對嗎？

13、為什么？答：這種說法對。如果在時刻T1進程P1在運行，在時刻 T2進程P2在運行，且P1M P2,則說在時刻 T1和時 刻T2之間發(fā)生了進程切換。這說明在時刻T1和時刻T2之間執(zhí)行了處理機調(diào)度程序，而處理機調(diào)度程序是操作系統(tǒng)低層中的一個模塊，在系統(tǒng)運行的過程中， 除非顯式地調(diào)用到該模塊，否則系統(tǒng)不會由運行一個進程轉(zhuǎn)去運行另外一個進程，就是說不會發(fā)生進程切換。只有進入操作系統(tǒng)，即處于系統(tǒng)態(tài)，才有可能調(diào)用到處理機調(diào)度，因為處于用戶態(tài)運行的用戶程序不可能直接調(diào)用操作系統(tǒng)中的任何模塊。中斷是系統(tǒng)由用戶態(tài)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)態(tài)的必要條件。據(jù)此，假如在時刻T1與時刻T2之間發(fā)生了進程切換， 則在時刻T1與時刻T2之

14、間一定 發(fā)生過中斷。18. 進程切換時，上升進程的PSW PC為何必須由一條指令同時恢復 ？答：中斷向量中程序狀態(tài)字PSW與指令計數(shù)器PC的內(nèi)容必須由一條指令同時恢復，這樣才能保證系統(tǒng)狀態(tài)由管態(tài)轉(zhuǎn)到目態(tài)的同時，控制轉(zhuǎn)到上升進程的斷點處繼續(xù)執(zhí)行。如果不同時恢復，則只能（1）先恢復PSW再恢復PC在恢復PSW后已經(jīng)轉(zhuǎn)到目態(tài)，操作系統(tǒng)恢復PC的使命無法完成；（2）先恢復pc再恢復PSvy pc改變后轉(zhuǎn)到操作系統(tǒng)另外區(qū)域（因為 psw 仍為系統(tǒng)狀態(tài)），PSV無法恢復。19. 某系統(tǒng)采用可搶占處理機的靜態(tài)優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法，請問何時會發(fā)生搶占處理機的現(xiàn)象？答：當一個新創(chuàng)建的進程或一個被喚醒進程的優(yōu)先數(shù)比正在運行進程的優(yōu)先數(shù)高時，可能發(fā) 生搶占處理機現(xiàn)象。20. 在實時系統(tǒng)中，采用不可搶占處理機的優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法是否適宜？為什么？答：不