操作系統(tǒng)運行環(huán)境習(xí)題.ppt

1.3 操作系統(tǒng)運行環(huán)境習(xí)題,【例】無論在哪一種操作系統(tǒng)中，（ ）命令只在核心態(tài)執(zhí)行。 A 讀時鐘日期 B 改變內(nèi)存分配位圖 C 屏蔽所有中斷 D 改變磁盤空間分配位圖,在操作系統(tǒng)中，執(zhí)行狀態(tài)分為兩種： 用戶態(tài)執(zhí)行 執(zhí)行用戶的代碼 核心態(tài)執(zhí)行 執(zhí)行操作系統(tǒng)的代碼 這兩種狀態(tài)的主要區(qū)別有： 處于用戶態(tài)執(zhí)行，進程所能訪問的內(nèi)存空間和對象受到限制； 處于核心態(tài)執(zhí)行中的進程則能訪問所有的內(nèi)存空間和對象 進程在核心態(tài)運行時是不可被剝奪的， 用戶態(tài)運行時是可被剝奪的。 因為屏蔽所有中斷十分重要，不能隨便讓目態(tài)用戶程序使用，它只能由處于管態(tài)的操作系統(tǒng)來自行處理 【答案】C,【例】 程序可執(zhí)行特權(quán)指令。 （A）同組用戶 （B）操作系統(tǒng) （C）特權(quán)用戶 （D）一般用戶 【解析】“特權(quán)指令”是指僅能由操作系統(tǒng)使用的指令 【答案】（B）,【例】“清除內(nèi)存”指令是系統(tǒng)中的 指令。 （A）通道 （B）用戶 （C）特權(quán) （D）非特權(quán) 【解析】“清除內(nèi)存”指令，顯然是不容許用戶使用的，否則將會引起混亂，因此該指令應(yīng)為特權(quán)指令。 【答案】（C）,【例】計算機處于目態(tài)時，不能執(zhí)行_指令 【分析】計算機中不允許用戶直接使用的指令稱為特權(quán)指令，如I/O指令，置中斷指令，設(shè)置PSW程序狀態(tài)字寄存器等指令。這些指令會直接控制外圍設(shè)備硬件或引起系統(tǒng)狀態(tài)改變，如果用戶隨意使用這些指令，很容易造成系統(tǒng)的混亂。 為了避免用戶使用特權(quán)指令，計算機硬件機構(gòu)區(qū)分了兩種操作模式：目態(tài)和管態(tài)。用戶的程序啟動后自動在目態(tài)，處于目態(tài)的程序不能使用特權(quán)指令。而操作系統(tǒng)中必須使用特權(quán)指令的那部分程序運行在管態(tài)。 【答案】特權(quán)指令,【例】現(xiàn)代計算機中，CPU工作方式有目態(tài)和管態(tài)兩種。目態(tài)是指運行 程序，管態(tài)是指運行 程序。執(zhí)行編譯程序時，CPU處于 。 【解析】 CPU工作方式分為目態(tài)和管態(tài)，主要是為了把用戶程序和操作系統(tǒng)程序區(qū)分開，以利于程序的共享和保護。 【答案】用戶，操作系統(tǒng)，目態(tài),【例】中斷響應(yīng)應(yīng)將保留處理機狀態(tài)字和指令計數(shù)器的內(nèi)容，這項工作是由計算機的_完成的。 【分析】中斷響應(yīng)首先的過程必須保護被中斷進程的CPU環(huán)境 硬件自動將PSW處理機狀態(tài)字和程序計數(shù)器PC中的內(nèi)容，保存在中斷保留區(qū)（棧）中，然后對被中斷進程的CPU現(xiàn)場進行保留，包含所有的CPU寄存器，如通用寄存器，段寄存器等。因為在中斷處理時可能會用到這些寄存器。 如圖，程序在指令N位置被中斷，程序計數(shù)器中的內(nèi)容是N+1,所有寄存器的內(nèi)容都被保留在棧中 【答案】硬件,【例】若中央處理機處于“目態(tài)”，可以執(zhí)行的指令有_。 （A）讀系統(tǒng)時鐘 （B）寫系統(tǒng)時鐘 （C）讀用戶內(nèi)存自身數(shù)據(jù) （D）寫用戶內(nèi)存自身數(shù)據(jù) （E）清除整個內(nèi)存 【解析】計算機系統(tǒng)都有自己的指令系統(tǒng)，在多道程序設(shè)計系統(tǒng)中，指令系統(tǒng)分為“特權(quán)指令”與“非特權(quán)指令”。特權(quán)指令僅能由操作系統(tǒng)使用，如設(shè)置時鐘、清內(nèi)存等為特權(quán)指令；其它指令為非特權(quán)指令，用戶只能使用非特權(quán)指令。 若中央處理機處于“目態(tài)”，僅可以執(zhí)行非特權(quán)指令，在備選答案中，（A）讀系統(tǒng)時鐘、（C）讀用戶內(nèi)存自身數(shù)據(jù)、（D）寫用戶內(nèi)存自身數(shù)據(jù)，是非特權(quán)指令，它們的執(zhí)行不會構(gòu)成對系統(tǒng)的破壞 （B）寫系統(tǒng)時鐘、（E）清除整個內(nèi)存，則可能造成對系統(tǒng)的破壞，所以在目態(tài)下不能執(zhí)行。 【答案】ACD,【例】若中央處理機處于“管態(tài)”，可以執(zhí)行的指令有_。 （A）讀系統(tǒng)時鐘 （B）寫系統(tǒng)時鐘 （C）讀用戶內(nèi)存自身數(shù)據(jù) （D）寫用戶內(nèi)存自身數(shù)據(jù) （E）清除整個內(nèi)存 【解析】若中央處理機處于“管態(tài)”，此時可以執(zhí)行系統(tǒng)的全部指令 【答案】ABCDE,【例】程序狀態(tài)字（PSW）通常應(yīng)包括_。 （A）作業(yè)說明書地址 （B）程序基本狀態(tài) （C）中斷碼 （D）中斷屏蔽位 （E）系統(tǒng)所使用的調(diào)度算法 【解析】程序狀態(tài)字（PSW）是用來控制指令執(zhí)行順序并且保留和指示與程序有關(guān)的系統(tǒng)狀態(tài)。一般包括三部分內(nèi)容：程序基本狀態(tài)（指令地址、條件碼、管目態(tài)位等）；中斷碼；中斷屏蔽位。 【答案】BCD,【例】特權(quán)指令只能在管態(tài)下執(zhí)行，而不能在目態(tài)下執(zhí)行。（） 【分析】所謂特權(quán)指令：具有特殊權(quán)限的指令，由于這類指令的權(quán)限很大，所以如果使用不當，會破壞系統(tǒng)或其他用戶信息。 因此為了安全期間，這類指令只能用于操作系統(tǒng)或其他系統(tǒng)軟件，而一般不直接提供給用戶使用。 【答案】對,【例】當處理機處于管態(tài)時，只能執(zhí)行特權(quán)指令。（ ） 【解析】“特權(quán)指令”僅能由操作系統(tǒng)使用；其它指令為“非特權(quán)指令”，用戶只能使用非特權(quán)指令，操作系統(tǒng)可以使用全部指令。 【答案】錯誤,【例】處理機為什么要區(qū)分核心態(tài)和用戶態(tài)兩種操作方式？什么情況下進行兩種方式的轉(zhuǎn)換？ 【分析】大多數(shù)操作系統(tǒng)將CPU執(zhí)行狀態(tài)分為管態(tài)和目態(tài) 管態(tài)（特權(quán)態(tài)，系統(tǒng)態(tài)，核心態(tài)）CPU在管態(tài)下可以執(zhí)行指令系統(tǒng)的全集。通常，操作系統(tǒng)在管態(tài)下運行 目態(tài)（常態(tài)，用戶態(tài)）機器處于目態(tài)時，程序只能執(zhí)行非特權(quán)指令。用戶程序只能在目態(tài)下運行，如果用戶程序在目態(tài)下執(zhí)行特權(quán)指令，硬件將發(fā)生中斷，由操作系統(tǒng)獲得控制，特權(quán)指令執(zhí)行被禁止，可以防止用戶程序破壞系統(tǒng) 從目態(tài)轉(zhuǎn)換為管態(tài)的惟一途徑是中斷 從管態(tài)到目態(tài)通過修改程序狀態(tài)字來實現(xiàn)，它將伴隨由操作系統(tǒng)程序到用戶程序的轉(zhuǎn)換,【解答】在CPU中運行的操作系統(tǒng)程序和用戶程序?qū)?yīng)的機器指令集不同。操作系統(tǒng)程序使用所有指令，但用戶程序只能使用部分指令。 從資源管理和程序控制執(zhí)行的角度出發(fā)，將指令系統(tǒng)分為兩大部分：特權(quán)指令和非特權(quán)指令。在程序執(zhí)行時候，根據(jù)執(zhí)行程序?qū)Y源和機器指令的使用特權(quán)，把機器設(shè)置為兩個狀態(tài)：核心態(tài)和用戶態(tài) 當系統(tǒng)處于核心態(tài)時，可以使用所有指令，資源，并具備改變CPU狀態(tài)的能力；當處于用戶態(tài)，只能使用非特權(quán)指令 如果CPU執(zhí)行用戶程序時（用戶態(tài)），出現(xiàn)了中斷，系統(tǒng)將自動轉(zhuǎn)到中斷處理程序。CPU就由用戶態(tài)轉(zhuǎn)到核心態(tài)，中斷處理結(jié)束后，返回繼續(xù)執(zhí)行用戶程序，CPU又由核心態(tài)轉(zhuǎn)到用戶態(tài),【例】為什么說直到出現(xiàn)中斷和通道技術(shù)后，多道程序概念才變得真正可用？ 【分析】多道程序設(shè)計是指允許多個程序同時進入一個計算機系統(tǒng)的主存儲器并進行計算的方法。這些程序共享處理機時間和外部設(shè)備及其他資源。當一道程序因某種原因（如I/O請求）而暫停執(zhí)行時，CPU立即執(zhí)行另一道程序。,多道程序設(shè)計技術(shù)的實現(xiàn)基礎(chǔ)是計算機系統(tǒng)具有處理機和外圍設(shè)備并行工作的能力，這種能力的出現(xiàn)是在中斷和通道技術(shù)出現(xiàn)后才有的。 通道能完成主存儲器和外圍設(shè)備之間的信息傳送，與中央處理器并行地執(zhí)行操作。采用通道技術(shù)主要解決了輸入輸出操作的獨立性和各部件工作的并行性。由