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1、2010 年自学考试操作系统名词解释总结3 1. 试说明下述概念之间的联系与差别: (1) 系统调用命令(2) 访管指令 (3) 广义指令 答：访管指令由指令码和访管中断号两部分组成。即: SVC n 其中 SVC(SuperVisor Call)为指令码，表明为访管指令; n为访管中断号，其值是一整数， 具体表示何种访问要求。中断发生时， 硬件中断装置将访管中断号n送入旧的程序状态字内 的中断码字段， 访管中断总控程序由系统堆栈中将其取出，并据此转入对应的服务程序。在 实际使用时，用户程序与操作系统之间还需要相互传递参数和返回值。如此，用户使用访 管指令的一般形式为: 准备参数 SVC n
2、取返回值 根据具体访管要求约定，参数及返回值可以通过寄存器传递，也可以通过内存传递。对于 后者， 操作系统必须能够访问进程空间。通常将称为系统调用命令，它除访管指令外，还 有准备参数和取返回值。为了使用方便， 在高级语言中一般将其写为与过程调用相类似的形 式，即 : 返回值系统调用名称( 参数 1, 参数 2, , 参数m); 当然， 编译程序会将翻译成形如的形式。其中系统调用名称对应，不同的系统调用名 称对应不同的整数n。在有的书中，也将称为代表的宏指令或广义指令。 2. 为什么说中断是进程切换的必要条件，但不是充分条件? 答：假如在时刻T1 与时刻 T2 之间发生了进程切换，则在时刻T1
3、与时刻 T2 之间一定执行了 处理机调度程序，而处理机调度程序是操作系统低层中的一个模块，运行于管态，说明在 T1 与 T2 时刻之间处理机状态曾由目态转换到管态。由于中断是系统由目态转换为管态的必 要条件， 所以在时刻T1 与时刻 T2 之间一定发生过中断，也就是说， 中断是进程切换的必要 条件，然而中断不是进程切换的充分条件。 例如 : 一个进程执行一个系统调用命令将一个消息发给另外一个进程，该命令的执行将通过 中断进入操作系统，操作系统处理完消息的发送工作后可能返回原调用进程，此时中断未导 致进程切换；也可能选择一个新的进程，此时中断导致了进程切换。 3. 试分析中断与进程状态转换之间的
4、关系。 答：进程状态转换是由内核控制的，如果一个进程的状态发生了改变，则在新旧状态之间一 定发生了处理机状态由目态到管态的转换，而中断是处理机状态由目态转换到管态的必要条 件，所以中断也是进程状态转换的必要条件。 4. 中断发生时，旧的PSW 和 PC为何需要压入系统栈? 答：因为通常中断处理程序的最后一条指令是中断返回指令，该指令从系统栈顶弹出断点信 息，如果未将PSW 和 PC压入系统栈，则中断返回指令弹出的不是中断前的断点信息，而是 不确定的信息，这将导致系统处于不确定的状态，严重的情况会使系统崩溃。 采用栈结构的原因是中断可能发生嵌套，此时能保证以与中断相反的次序返回上层中断处理 程序
5、或返回目态。在某些硬件系统中，没有采用栈结构，中断发生时现场信息被送到系统空 间指定单元， 对每种中断硬件规定一个现场保存单元，这样处理的缺点是中断类型不能增加， 相同类型中断不能嵌套发生。 5. 何谓中断向量? 用户能否修改中断向量的值? 答：当中断事件发生时，中断装置根据中断类别自动地将中断处理程序所对应的PSW 和 PC 送入程序状态字和指令计数器中，如此便转移到对应的中断处理程序。这个转移类似于向量 转移，因而PSW 和 PC被称为中断向量。用户不能修改中断向量的值，因为修改中断向量是 特权指令， 普通用户程序不能执行特权指令。另外，如果允许用户修改中断向量的值，那么 用户就可以破坏中
6、断向量与处理程序之间的联系，并可能攻击系统。 例如将中断向量与一段 病毒程序联系起来，使中断发生时便执行病毒程序，从而破坏计算机系统。 6. 中断向量的存储位置是否可由程序改变? 为什么 ? 中断向量的值是如何确定的? 答：中断向量的存储位置是由硬件确定的，不能由程序改变。中断发生后， 中断装置按照中 断类型到内存指定位置取出中断向量。例如，在IBM PC系统中，地址00003FF 是中断向量 空间。操作系统的设计者根据各中断事件处理程序的存储位置及运行环境确定对应中断向量 的值，系统启动时由初始化程序将该值填入指定位置。 7. 有人说，中断发生后硬件中断装置保证处理机进入管态，这种说法准确吗
7、? 说明理由。 答：这种说法不准确。中断发生后，硬件中断装置负责引出中断处理程序，中断处理程序是 否运行于管态取决于PSW 中的处理机状态位，该位的值是操作系统初始化时设置的，只有在 初试化程序正确设置该状态位的前提下，才能保证中断后系统进入管态。 8. 为什么在中断处理过程中通常允许高优先级别的中断事件中途插入，而不响应低优先级 别的中断事件 ? 答：根据引起中断事件的重要性和其紧迫程度，硬件将中断源分为若干个级别，称作中断优 先级。 如果有多个中断同时发生，硬件将首先响应优先级别最高的中断请求。对于相同优先 级别的中断，硬件将按照事先规定好的次序依次响应。 在中断事件的处理过程中可能会发生
8、新的中断，这就是中断嵌套。中断嵌套是必要的。 但是， 如果不加以控制，低优先级别的中断源可能打扰高优先级别中断事件的处理过程，甚 至可能会使中断嵌套层数无限增长，直至系统栈溢出。为此，硬件提供了中断屏蔽指令，利 用中断屏蔽指令可以暂时禁止任意一个或多个中断源向处理机发中断请求。当然，在需要的 时候还可以利用硬件指令解除对中断源的屏蔽。通常， 在一个中断事件的处理过程中，程序 屏蔽包括该级在内的所有低优先级别的中断，但允许更高优先级别的中断中途插入。这样， 发生中断嵌套时， 嵌套中断事件的优先级别是按照响应的顺序依次递增的。这样做处理主要 有两个原因： (1) 从逻辑上来说，高优先级别中断源所对
9、应的事件比低优先级别中断源所对 应的中断事件急迫；(2) 由于硬件中断类型是有限的，这样做实际上也就限制了中断嵌套的 深度。 9. 为什么说“关中断”会影响系统的并发性? 答：考虑单处理机系统。在单处理机系统中，并发是通过将处理机轮流分配给多个进程而实 现的， 这个分配是由操作系统中处理机调度程序完成的。中断是进程切换的必要条件，如果 关了中断， 则操作系统无法获得处理机的控制权，也就无法使多个进程分时共享处理机。在 关中断期间，一个进程独占处理机。所以说“关中断”会影响系统的并发性 10. 假如关中断后操作系统进入了死循环，会产生什么后果? 答：系统不响应任何外部干预事件，系统表现为“死机”
10、。 11. 为什么不允许目态程序执行关中断指令及中断屏蔽指令? 答：开关中断指令和中断屏蔽指令属于特权指令，一般用户无权访问。如果允许用户使用， 用户关中断后可能影响系统对内部或外部事件的响应，也会使操作系统无法获得系统控制 权。 12. 如果没有中断，是否能够实现多道程序设计? 为什么 ? 答：不能。因为一个程序一旦被调度执行，将一直执行下去，中间不可能被打断，不可能达 到多个进程交替执行的并发目的。 13. 下列中断源哪些通常是可以屏蔽的，哪些通常是不可屏蔽的? (1) I/O中断； (2) 访管中断； (3) 时钟中断； (4) 掉电中断。 答： (1) I/O 中断可以屏蔽；(2) 访
11、管中断不可以屏蔽；(3) 时钟中断可以屏蔽；(4) 掉电 中断不可以屏蔽。 对于访管中断来说，若在管态屏蔽没有意义（不会发生访管中断）；若在目态屏蔽，则应用 程序无法访问操作系统，不能正常运行。 14. 下列中断事件哪些可由用户自行处理? 哪些只能由操作系统中断服务程序统一处理? 为什么 ? (1) 溢出； (2) 地址越界； (3) 除零； (4) 非法指令； (5) 掉电 答：一般来说，只影响应用程序自身的中断，可以由用户自行处理，包括：(1) 溢出； (3) 除零。可能影响其它用户或操作系统的中断只能由操作系统中断服务程序统一处理，包括： (2) 地址越界； (4) 非法指令； (5)
12、掉电。 15. 如果中断由用户程序自行处理，为何需要将被中断程序的断点由系统堆栈弹出并压入 用户堆栈 ? 答：中断发生时，被中断程序的现场信息已被压入系统栈中。而中断续元运行于目态，它执 行完毕后将由用户栈区中恢复现场。为此， 操作系统在转到中断续元之前应当将系统栈中的 现场信息弹出并压入用户栈中，否则用户中断续元执行完毕后将无法恢复现场返回断点。 16. 对于下面中断与进程状态转换之间的关系各举两个例子说明之: (1) 定会引起进程状态转换的中断事件; (2) 可能引起进程状态转换的中断事件。 答：定会引起进程状态转换的中断事件：当前运行进程终止、应用程序启动I/O 传输并等待 I/O 数据
13、、运行程序申请当前被占用的某一资源。可能引起进程状态转换的中断事件：时钟 中断事件可能引起进程状态转换，例如对于时间片轮转进程调度算法，若时钟中断发生后， 当前进程的时间片已用完，则将发生进程切换；否则不发生进程切换。 17. 若在 T1 时刻进程P1 运行， T2 时刻进程P2运行，且P1P2,则在时刻 T1 和时刻 T2 期间之内一定发生过中断。这种说法对吗 ? 为什么 ? 答：这种说法对。 如果在时刻T1 进程 P1 在运行，在时刻T2进程 P2在运行，且P1P2，则说在时刻T1和时 刻 T2 之间发生了进程切换。这说明在时刻T1 和时刻 T2 之间执行了处理机调度程序，而处 理机调度程
14、序是操作系统低层中的一个模块，在系统运行的过程中，除非显式地调用到该模 块，否则系统不会由运行一个进程转去运行另外一个进程，就是说不会发生进程切换。 只有进入操作系统，即处于系统态 , 才有可能调用到处理机调度，因为处于用户态运行的用 户程序不可能直接调用操作系统中的任何模块。中断是系统由用户态转换为系统态的必要条 件。据此， 假如在时刻T1与时刻 T2 之间发生了进程切换，则在时刻 T1 与时刻 T2 之间一定 发生过中断。 18. 进程切换时，上升进程的PSW 和 PC为何必须由一条指令同时恢复? 答：中断向量中程序状态字PSW 与指令计数器PC的内容必须由一条指令同时恢复，这样才 能保证
15、系统状态由管态转到目态的同时，控制转到上升进程的断点处继续执行。如果不同时 恢复，则只能（1）先恢复PSW 再恢复 PC ，在恢复PSW 后已经转到目态，操作系统恢复PC 的使命无法完成；（2）先恢复 PC再恢复 PSW ，PC改变后转到操作系统另外区域（因为PSW 仍为系统状态），PSW 无法恢复。 19. 某系统采用可抢占处理机的静态优先数调度算法，请问何时会发生抢占处理机的现象? 答：当一个新创建的进程或一个被唤醒进程的优先数比正在运行进程的优先数高时，可能发 生抢占处理机现象。 20. 在实时系统中，采用不可抢占处理机的优先数调度算法是否适宜? 为什么 ? 答：不适宜。一旦一个低优先数、需要大量CPU时间的进程占用处理机，就会一直运行，直 到运行结束，或者直到因某事件而阻塞。在此之前，即使高优先数的紧急任务到达，也得不 到处理，因而可能延误对重要事件的响应和处理。 21. 在分时系统中，进程调度是否只能采用时间片轮转算法? 为什么 ? 答：分时系统的特点是要求响应速度及时，除RR算法之外，还可以采用可剥夺CPU的动态 优先数调度算法。如经典UNIX的处理机调度算法，由于负反馈性质，算法也可以保证响应 速度。
