操作系統(tǒng)考研復(fù)習(xí)攻略-試讀

第PAGE第5頁目錄寫在前面的話 2關(guān)于N諾 3如何使用本書？ 4目錄 5第一章計算機(jī)系統(tǒng)概論 6操作系統(tǒng)基本概述 7操作系統(tǒng)的發(fā)展史 15操作系統(tǒng)的運行環(huán)境 25操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 34操作系統(tǒng)引導(dǎo) 37虛擬機(jī) 48第二章進(jìn)程管理 51進(jìn)程與線程 52處理機(jī)調(diào)度 75進(jìn)程同步 952.4死鎖 127第三章內(nèi)存管理 144內(nèi)存管理概念 145虛擬內(nèi)存管理 171第四章文件管理 193文件系統(tǒng)基礎(chǔ) 194文件系統(tǒng)實現(xiàn) 209磁盤組織與管理 234第五章輸入輸出系統(tǒng) 245I/O管理概述 246I/O核心子系統(tǒng) 255完結(jié)撒花 269N諾考研系列圖書 270計算機(jī)考研忠告 錯誤！未定義書簽?！颈菊轮R點匯總】操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類操作系統(tǒng)基本概述操作系統(tǒng)概念操作系統(tǒng)是配置在計算機(jī)硬件上的第一層軟件，是對硬件系統(tǒng)的首次擴(kuò)充，其主要作用是便于用戶使用。操作系統(tǒng)的目標(biāo)：差別，使計算機(jī)更容易使用有效性：（系統(tǒng)管理人員的觀點）CPU、I/O和分配硬件、軟件資源，合理地組織計算機(jī)的工作流程可擴(kuò)充性：OS應(yīng)采用層次化結(jié)構(gòu)，以便于增加新的功能層次和模塊，并能修改老的功能層次和模塊開放性：遵循標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，方便地實現(xiàn)互連，實現(xiàn)應(yīng)用的可移植性和互操作性操作系統(tǒng)基本特性并發(fā)（Concurrence）并行與并發(fā)：并行性和并發(fā)性是既相似又有區(qū)別的兩個概念。并行性是指兩個或多個事件在同一時刻發(fā)生。并發(fā)性是指兩個或多個事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生。機(jī)系統(tǒng)中，每一時刻卻僅能有一道程序執(zhí)行，故微觀上這些程序只能是分時地交替執(zhí)行。共享（Sharing）OS進(jìn)程共同使用。這里在宏觀上既限定了時間（進(jìn)程在內(nèi)存期間），也限定了地點（內(nèi)存）。（線以保證多個進(jìn)程對這類資源的互斥訪問。進(jìn)行訪問。所謂的“同時”，在單處理機(jī)環(huán)境下是宏觀意義上的，而在微觀上，這些進(jìn)程對該資源的訪問是交替進(jìn)行的。典型的可供多個進(jìn)程“同時”訪問的資源是磁盤設(shè)備。一些用重入碼編寫的文件也可以被“同時”共享，即允許若干個用戶同時訪問該文件。虛擬（Virtual）話的物理信道，變成能供多個用戶同時通話的邏輯信道。時分復(fù)用技術(shù)時分復(fù)用技術(shù)能提高資源利用率的根本原因在于，它利用某設(shè)備為一用戶服務(wù)的空閑時間，又轉(zhuǎn)去為其他用戶服務(wù)，使設(shè)備得到充分的利用。虛擬處理機(jī)技術(shù)利用多道程序設(shè)計技術(shù)，為每道程序建立至少一個進(jìn)程，讓多道程序并發(fā)執(zhí)行。即利理機(jī)上運行一道程序，我們把用戶所感覺到的處理機(jī)稱為虛擬處理器。虛擬設(shè)備技術(shù)I/OI/OI/O空分復(fù)用技術(shù)序，以此來提高內(nèi)存的利用率。儲器的容量。我們把用戶感覺到（但實際不存在的）的存儲器稱為虛擬存儲器。的功能，還必須引入虛擬存儲技術(shù)才能達(dá)到此目的。4（Asynchronism）常都不可能“一氣呵成”，而是以“停停走走”的方式運行。對于內(nèi)存中的每個進(jìn)程，在何時能獲得處理機(jī)運行，何時又因提出某種資源請求而暫停，操作系統(tǒng)主要功能OS不紊地、高效地運行，并能最大程度地提高系統(tǒng)中各種資源的利用率，方便用戶的使用。傳統(tǒng)的OS中應(yīng)具有處理機(jī)管理、存儲器管理、設(shè)備管理和文件管理等基本功能。為了OS，還需向用戶提供方便的用戶接口。處理機(jī)管理功能進(jìn)程控制：主要功能就是為作業(yè)創(chuàng)建進(jìn)程、撤銷（終止）已結(jié)束的進(jìn)程，以及控制進(jìn)程在運行過程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。進(jìn)程同步：是為多個進(jìn)程（含線程）的運行進(jìn)行協(xié)調(diào)。進(jìn)程通信：實現(xiàn)相互合作進(jìn)程之間的信息交換。調(diào)度：按照一定算法進(jìn)行處理器分配。調(diào)度包括作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度兩步。PAGEPAGE10頁存儲器管理功能用戶使用，并能從邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存。內(nèi)存分配：按一定的策略為每道程序分配內(nèi)存。內(nèi)存保護(hù)：保證各程序在自己的內(nèi)存區(qū)域內(nèi)運行而不相互干擾。能應(yīng)在硬件的支持下完成。效果。設(shè)備管理功能設(shè)備管理的主要任務(wù)如下：I/OI/OI/O操作。提高CPU和I/O設(shè)備的利用率，提高I/O速度，方便用戶使用I/O設(shè)備。設(shè)備管理應(yīng)具有緩沖管理、設(shè)備分配和設(shè)備處理以及虛擬設(shè)備等功能：1）I/OCPUCPUI/OCPU為之分配其所需的設(shè)備。3）.CPU文件管理功能主要任務(wù)是對用戶文件和系統(tǒng)文件進(jìn)行管理以方便用戶使用，并保證文件的安全性。文件系統(tǒng)的存、取速度。物理位置等，并對眾多的目錄項加以有效的組織，以實現(xiàn)方便的按名存取。文件的讀/寫管理和保護(hù)：文件的讀/寫管理：根據(jù)用戶的請求，從外存中讀取數(shù)據(jù)，或?qū)?shù)據(jù)寫入外存。文件保護(hù)：為了防止系統(tǒng)中的文件被非法竊取和破壞。操作系統(tǒng)與用戶之間的接口用戶接口：為了便于用戶直接或間接地控制自己的作業(yè)。聯(lián)機(jī)用戶接口：又稱交互式命令接口，這是為聯(lián)機(jī)用戶提供的，它由一組鍵盤操作命令及命令解釋程序組成。脫機(jī)用戶接口：又稱批處理命令接口，這是為脫機(jī)用戶提供的，作業(yè)控制語言。圖形用戶接口。程序接口唯一途徑。OS提供某種服務(wù)（功能）時，便調(diào)用具有相應(yīng)功能的系統(tǒng)調(diào)用（子程序）。習(xí)題精選操作系統(tǒng)是一種（ ）。通用軟件 B.應(yīng)用軟件 C.系統(tǒng)軟件 D.軟件包【答案】C等。下面（ ）資源不是操作系統(tǒng)應(yīng)該管理的。A.CPU B.內(nèi)存 C.外存 D.源程序【答案】D有一定功能的可執(zhí)行文件，是直接面向程序員用戶的，而不是操作系統(tǒng)的管理內(nèi)容?！?009統(tǒng)考真題】單處理機(jī)系統(tǒng)中，可并行的是（ ）。Ⅰ.進(jìn)程與進(jìn)程 Ⅱ.處理機(jī)與設(shè)備 Ⅲ.處理機(jī)與通道 設(shè)備與設(shè)備A.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ B.Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ C.Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ D.Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ【答案】D（不包含多核的情況）中，同一時刻只能有一個進(jìn)程占用處理機(jī)，因CPU處理器與設(shè)備是可以并行的，如CPU和顯示屏能并行工作；設(shè)備與設(shè)備是可以并行的，如顯示屏與打印機(jī)能并行工作?！?010統(tǒng)考真題】下列選項中，操作系統(tǒng)提供給應(yīng)用程序的接口是（ A.系統(tǒng)調(diào)用 B.中斷 C.庫函數(shù) D.原語【答案】A比如用戶通過鍵盤命令和鼠標(biāo)命令來操作計算機(jī)；另一類是程序接口，它提供一組系統(tǒng)調(diào)用，用戶可以通過運行一些應(yīng)用程序來訪問操作系統(tǒng)的資源。屬于用戶程序而非系統(tǒng)調(diào)用，是系統(tǒng)調(diào)用的上層。【2013統(tǒng)考真題】計算機(jī)開機(jī)后，操作系統(tǒng)最終被加載到（ A.BIOS B.ROM C.EPROM D.RAM【答案】DROM中的BIOS程序（中的系統(tǒng)區(qū)，這段區(qū)域是RAM,答案選D。系統(tǒng)調(diào)用的目的是（ ）。請求系統(tǒng)服務(wù) B.中止系統(tǒng)服務(wù) C.申請系統(tǒng)資源 D.釋放系統(tǒng)資源【答案】A來請求內(nèi)核為其服務(wù)，間接地使用各種資源。下列選項中，不屬于多道程序設(shè)計的基本特征是（ ）。A.制約性 B.間斷性 C.順序性 共享性【答案】C性是單道程序設(shè)計的基本特征。下列選項中，關(guān)于操作系統(tǒng)的敘述中，錯誤的是（ A.操作系統(tǒng)是管理資源的程序B.操作系統(tǒng)是管理用戶程序執(zhí)行的程序D.操作系統(tǒng)是用來編程的程序【答案】D操作系統(tǒng)的機(jī)器與裸機(jī)相比，資源利用率大大提高。操作系統(tǒng)不能直接用來編程，D關(guān)于現(xiàn)代操作系統(tǒng)的基本特征： 是指兩個或兩個以上進(jìn)程在執(zhí)行時間上有重疊，即一個進(jìn)程的第一個操作在另一個進(jìn)程的最后一個操作完成之前開始。并發(fā)性 B.并行性 C.虛擬性 D.交互性 E.共享性 F.異步性 G.透明性 H.可重構(gòu)性【答案】AA。操作系統(tǒng)的發(fā)展史CharlesBabbageBabbage分析機(jī)沒有操作系統(tǒng)。OS）人工操作方式或卡片輸當(dāng)程序運行完畢并取走計算結(jié)果后，才允許下一個用戶上機(jī)。缺點：用戶獨占全機(jī)，即一臺計算機(jī)的全部資源由上機(jī)用戶所獨占。資源利用率低。CPU等待人工操作。當(dāng)用戶進(jìn)行裝帶（卡）、卸帶（卡）等人工操作時，CPU及內(nèi)存等資源是空閑的。CPU脫機(jī)輸入/輸出（Off-LineI/O）方式為了解決人機(jī)矛盾及CPU和I/O設(shè)備之間速度不匹配的矛盾，20世紀(jì)50年代末出現(xiàn)了脫機(jī)I/O技術(shù)。紙帶（卡片）上的數(shù)據(jù)（程序）CPU需要這些程序和數(shù)據(jù)時，再從磁帶上高速地調(diào)入內(nèi)存。CPU的空閑時間，提高I/O單道批處理系統(tǒng)單道批處理系統(tǒng)（SimpleBatchProcessingSystem）的處理過程監(jiān)督程序（Monitor），在它的控制下，使這批作業(yè)能一個接一個地連續(xù)處理。行中發(fā)出I/O請求后，CPU便處于等待狀態(tài)，必須在其I/O完成后才繼續(xù)運行。I/O設(shè)備CPU多道批處理系統(tǒng)2060（CPU程序共享系統(tǒng)中的各種硬/軟件資源），由此形成了多道批處理系統(tǒng)。多道批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點如下：CPUI/O系統(tǒng)吞吐量大。①CPU②僅當(dāng)作業(yè)完成時或運行不下去時才進(jìn)行切換，系統(tǒng)開銷小。需幾個小時，甚至幾天。無交互能力。用戶一旦把作業(yè)提交給系統(tǒng)后，直至作業(yè)完成，用戶都不能與自己的作業(yè)進(jìn)行交互，修改和調(diào)試程序極不方便。處理系統(tǒng)需要解決下述一系列問題：處理機(jī)爭用問題。既要能滿足各道程序運行的需要，又要能提高處理機(jī)的利用率。所”，且不會因某道程序出現(xiàn)異常情況而破壞其它程序。I/OI/O方便用戶對設(shè)備的使用，又能提高設(shè)備利用率的目的。文件的組織和管理問題。系統(tǒng)應(yīng)能有效地組織存放在系統(tǒng)中的大量的程序和數(shù)據(jù)，使它們既便于用戶使用，又能保證數(shù)據(jù)的安全性。作業(yè)管理問題。系統(tǒng)中存在著各種作業(yè)（應(yīng)用程序），系統(tǒng)應(yīng)能對系統(tǒng)中所有的作業(yè)進(jìn)行合理的組織，以滿足這些作業(yè)用戶的不同要求。用戶與系統(tǒng)的接口問題。為使用戶能方便的使用操作系統(tǒng)，OS還應(yīng)提供用戶與OS之間的接口。分時系統(tǒng)（TimeSharingSystem）OS。用戶的需求具體表現(xiàn)在以下幾個方面：人—機(jī)交互。共享主機(jī)。時與主機(jī)進(jìn)行交互操作而互不干擾。及時接收及時處理a.作業(yè)直接進(jìn)入內(nèi)存b.輪轉(zhuǎn)運行方式,引入時間片概念，每個作業(yè)每次只能運行一個時間片。分時系統(tǒng)的特征（1）多路性（2）獨立性（3）及時性（4）交互性。實時系統(tǒng)（RealTimeSystem）制所有實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運行。實時系統(tǒng)的類型：工業(yè)（武器）控制系統(tǒng)、信息查詢系統(tǒng)、多媒體系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)等。實時任務(wù)的類型周期性實時任務(wù)和非周期性實時任務(wù)：周期性實時任務(wù)是指這樣一類任務(wù)，外部設(shè)備。。分為開始截止時間和完成截止時間兩部分硬實時任務(wù)和軟實時任務(wù)。硬實時任務(wù)（HRT）：系統(tǒng)必須滿足任務(wù)對截止時間的要求，否則可能出現(xiàn)難以預(yù)料的后果。軟實時任務(wù)（SRT）：若偶爾錯過了任務(wù)的截止時間，對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響也不會太大。微機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)DOS的全稱是DiskOperationSystem和兩名合作者一起開發(fā)出了第一個磁盤操作系統(tǒng)CP/M，這是70808SeattleComputerProducts（SCP）TimPatterson1978QDOS，16性操作系統(tǒng)86-DOS。單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)改善了系統(tǒng)的性能。多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)不少配置的是多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)，其中最有代表性的是UNIXOS。習(xí)題精選下列選項中，不屬于多道程序設(shè)計的基本特征的是（ A.制約性 B.間斷性 C.順序性 D.共享性【答案】C考慮到競爭的公平性，程序的執(zhí)行是斷續(xù)的。操作系統(tǒng)的基本類型主要有（ ）。批處理操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)和多任務(wù)系統(tǒng)C.單用戶系統(tǒng)、多用戶系統(tǒng)和批處理操作系統(tǒng)D.實時操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)和多用戶系統(tǒng)【答案】B【解析】操作系統(tǒng)的基本類型主要有批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)和實時系統(tǒng)。實時操作系統(tǒng)必須在（）內(nèi)處理來自外部的事件。A.一個機(jī)器周期 B.被控制對象規(guī)定時間C.周轉(zhuǎn)時間 D.時間片【答案】B【解析】實時系統(tǒng)要求能實時處理外部事件，即在規(guī)定的時間內(nèi)完成對外部事件的處理。【2016統(tǒng)考真題】下列關(guān)于批處理系統(tǒng)的敘述中，正確的是（ Ⅰ.批處理系統(tǒng)允許多個用戶與計算機(jī)直接交互Ⅱ.批處理系統(tǒng)分為單道批處理系統(tǒng)和多道批處理系統(tǒng)設(shè)備可與CPU并行工作A.僅Ⅱ、Ⅲ B.僅ⅡC.僅Ⅰ、Ⅱ D.僅Ⅰ、Ⅲ【答案】A存，并允許它們交替在CPU中運行，它們共享系統(tǒng)中的各種硬/軟件資源，當(dāng)一道程序因I/O請求而暫停運行時，CPU便立即轉(zhuǎn)去運行另一道程序，即多道批處理系統(tǒng)的I/O設(shè)備可與CPU并行工作，這都是借助于中斷技術(shù)實現(xiàn)的，III正確。【2017統(tǒng)考真題】與單道程序系統(tǒng)相比，多道程序系統(tǒng)的優(yōu)點是（ ）Ⅰ.CPUⅡ.系統(tǒng)開銷小Ⅳ.I/OA.僅Ⅰ、Ⅲ B.僅Ⅰ、ⅣC.僅Ⅱ 、Ⅲ D.僅Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ【答案】DCPU的利用率、系統(tǒng)吞吐量和I/O設(shè)備利用率，I、III、IV是優(yōu)點。但系統(tǒng)要付出額外的開銷來組織作業(yè)和切換作業(yè)，11錯誤。所以選D。下列（）應(yīng)用工作最好釆用實時操作系統(tǒng)平臺。Ⅰ.航空訂票Ⅱ.辦公自動化Ⅲ.機(jī)床控制Ⅳ.AutoCADⅤ.工資管理系統(tǒng)Ⅵ.股票交易系統(tǒng)A.Ⅰ、Ⅱ和ⅢB.Ⅰ、Ⅲ和ⅣC.Ⅰ、Ⅴ和Ⅳ D.Ⅰ、Ⅲ和Ⅵ【答案】D易會出現(xiàn)時間差，使交易出現(xiàn)偏差。統(tǒng)的響應(yīng)時間。A.加大時間片 B.釆用靜態(tài)頁式管理C.優(yōu)先級+非搶占式調(diào)度算法 D.代碼可重入【答案】C【解析】采用優(yōu)先級+非搶占式調(diào)度算法，既可讓重要的作業(yè)/進(jìn)程通過高優(yōu)先級盡快獲得系與系統(tǒng)響應(yīng)時間無關(guān)。分時系統(tǒng)追求的目標(biāo)是（）。A.充分利用I/O設(shè)備 B.比較快速響應(yīng)用戶C.提高系統(tǒng)吞吐率 D.充分利用內(nèi)存【答案】B【解析】要求快速響應(yīng)用戶是導(dǎo)致分時系統(tǒng)出現(xiàn)的重要原因。在分時系統(tǒng)中，為使多個進(jìn)程能夠及時與系統(tǒng)交互，最關(guān)鍵時問題是能在短時間內(nèi)，使所應(yīng)為（）。10msB.20msC.50msD.100ms【答案】B【解析】響應(yīng)時間不超過2s,即在2s內(nèi)必須響應(yīng)所有進(jìn)程。所以時間片最大為2s/100=20ms?！?018統(tǒng)考真題】下列關(guān)于多任務(wù)操作系統(tǒng)的敘述中，正確的是（ Ⅰ.具有并發(fā)和并行的特點Ⅱ.需要實現(xiàn)對共享資源的保護(hù)CPUA.僅ⅠB.僅ⅡC.僅Ⅰ、ⅡD.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ【答案】C統(tǒng)都是多任務(wù)的（主要特點是并發(fā)和并行），并不一定需要運行在多CPU的硬件上，單個CPU也可滿足要求，Ⅲ錯誤。綜上所述，Ⅰ、Ⅱ正確，Ⅲ錯誤，因此選C。批處理操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)和實時操作系統(tǒng)各有什么特點？交互能力差。算機(jī)的獨占性，系統(tǒng)響應(yīng)及時。實時操作系統(tǒng)能對控制對象做出及時反應(yīng)，可靠性高，響應(yīng)及時，但資源利用率低。ACPU10s5sCPU5s，使用設(shè)備10sCPU計10sB10s，使用CPU計10s，使用設(shè)備乙計CPU，CPU（10+5+10）s+（10+5）s40s為40s+40s=80s,因此利用率是40/80=50%。多道環(huán)境下,CPU運行時間為40s,兩個程序運行總時間為45s,因此利用率為40/45=88.9%。CPU、一臺輸入設(shè)備、一臺打印機(jī)?，F(xiàn)有兩個進(jìn)程同時進(jìn)入就緒狀A(yù)CPUBA50ms，打印信息B100ms,結(jié)束。試畫出它們的時序關(guān)系圖（可以用甘特圖），并說明：開始運行后，CPU有無空閑等待？若有，在哪段時間內(nèi)等待？計算CPU的利用率。進(jìn)程A運行時有無等待現(xiàn)象？若有，在什么時候發(fā)生等待現(xiàn)象？進(jìn)程B運行時有無等待現(xiàn)象？若有，在什么時候發(fā)生等待現(xiàn)象？【解析】1）CPU在i00-150ms時間段內(nèi)空閑，利用率為250/300=83.3%。進(jìn)程A為無等待現(xiàn)象。進(jìn)程B為有等待現(xiàn)象，0?50ms,180?200ms。操作系統(tǒng)的運行環(huán)境核心態(tài)和用戶態(tài)訪問所有的寄存器和存儲區(qū)用戶態(tài)（目態(tài)）以后程序執(zhí)行時的狀態(tài)。用戶態(tài)具有較低的特權(quán)，只能執(zhí)行規(guī)定指令，訪問指定的寄存器和存儲區(qū)CPU的指令集分為特權(quán)指令和非特權(quán)指令兩類。特權(quán)指令：是指計算機(jī)中不允許用戶直接使用的指令，如I/O指令、置中斷指令等。非特權(quán)指令。4時鐘管理：在計算機(jī)的各種部件中，時鐘是最關(guān)鍵的設(shè)備。時鐘的第一功能是計時，操作系統(tǒng)需要通過時鐘管理，向用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)時間。另外通過時鐘中斷的管理，可以實現(xiàn)進(jìn)程的切換，如時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度。中斷機(jī)制：CPU的。后來逐步得到發(fā)展，形成了多種類型，成為操作系統(tǒng)各項操作的基礎(chǔ)。鍵盤或鼠標(biāo)信息的輸入、進(jìn)程的管理和調(diào)度、系統(tǒng)功能的調(diào)用、設(shè)備驅(qū)動、文件訪問等，無不依賴于中斷機(jī)制?？梢哉f，現(xiàn)代操作系統(tǒng)是靠中斷驅(qū)動的軟件。中斷機(jī)制中，只有一小部分功能屬于內(nèi)核，它們負(fù)責(zé)保護(hù)和恢復(fù)中斷現(xiàn)場的信息，轉(zhuǎn)移控制權(quán)到相關(guān)的處理程序。這樣可以減少中斷的處理時間，提高系統(tǒng)的并行處理能力。原語：原語是一些關(guān)閉中斷的公用小程序，有以下特點：這些程序的運行具有原子性，其操作只能一氣呵成。這些程序的運行時間都較短，而且調(diào)用頻繁。操作系統(tǒng)中需要一些用來登記狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如作業(yè)備管理。中斷、異常所謂中斷（interrupt）是指處理機(jī)對系統(tǒng)中或系統(tǒng)外發(fā)生的異步事件的響應(yīng)。異步事備出現(xiàn)情況等。異常（有時也稱為陷阱trap）是指由系統(tǒng)發(fā)起的一次確定的服務(wù)過程（有些地方也稱為軟中斷）。中斷/異常的處理過程系統(tǒng)調(diào)用OSOS它是一種特殊的過程調(diào)用，它與一般的過程調(diào)用有下述幾方面的明顯差別：運行在不同的系統(tǒng)狀態(tài)。狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。返回問題。嵌套調(diào)用。系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行過程入口來實現(xiàn)。是由原來的用戶態(tài)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)態(tài)，這是借助于陷入機(jī)制來完成的，在該機(jī)制中包括陷入硬件機(jī)構(gòu)及陷入處理程序兩部分。每一條系統(tǒng)調(diào)用都含有若干個參數(shù)，在執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用時，如何設(shè)置系統(tǒng)調(diào)用所需的參數(shù)，即如何將這些參數(shù)傳遞給陷入處理機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)內(nèi)部的子程序（過程），常用的實現(xiàn)方式有以下幾種：陷入指令自帶方式。直接將參數(shù)送入相應(yīng)的寄存器中。參數(shù)表方式。1.3.4習(xí)題精選下列說法正確的是（）。Ⅰ.批處理的主要缺點是需要大量內(nèi)存Ⅱ.當(dāng)計算機(jī)提供了核心態(tài)和用戶態(tài)時，輸入/輸出指令必須在核心態(tài)下執(zhí)行Ⅲ.操作系統(tǒng)中釆用多道程序設(shè)計技術(shù)的最主要原因是為了提髙cpu和外部設(shè)備的可靠性 'Ⅳ.操作系統(tǒng)中，通道技術(shù)是一種硬件技術(shù)A.Ⅰ、Ⅱ B.Ⅰ、Ⅲ C.Ⅱ、Ⅳ D.Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ【答案】CII正確：輸入/輸出指令需要中斷操作，中斷必須在核心態(tài)下執(zhí)行。III錯誤：多道性是為了提高系統(tǒng)利用率和吞吐量而提出的。IV正確：I/O通道實際上是一種特殊的處理器，它具有執(zhí)行I/O指令的能力，并通過執(zhí)行通道程序來控制I/O操作。綜上分析，II、IV正確。下列關(guān)于系統(tǒng)調(diào)用的說法正確的是（）。Ⅰ.用戶程序設(shè)計時，使用系統(tǒng)調(diào)用命令，該命令經(jīng)過編譯后，形成若干參數(shù)和陷入（trap)指令Ⅲ.系統(tǒng)調(diào)用功能是操作系統(tǒng)向用戶程序提供的接口Ⅳ.用戶及其應(yīng)用程序和應(yīng)用系統(tǒng)是通過系統(tǒng)調(diào)用提供的支持和服務(wù)來使用系統(tǒng)資源完成其操作的A.Ⅰ、Ⅲ B.Ⅱ、Ⅳ C.Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ D.Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ【答案】C【解析】I正確:系統(tǒng)調(diào)用需要觸發(fā)trap指令,如基于x86的Linux系統(tǒng)，該指令為int0x80或sysenter操作系統(tǒng)是一層接口，對上層提供服務(wù)，對下層進(jìn)行抽象。它通過系統(tǒng)調(diào)用向其上層的用戶、應(yīng)用程序和應(yīng)用系統(tǒng)提供對系統(tǒng)資源的使用。下列操作系統(tǒng)的各個功能組成部分中，（）可不需要硬件的支持。A.進(jìn)程調(diào)度 B.時鐘管理 C.地址映射 D.中斷系統(tǒng)【答案】A定CPU使用權(quán)，由操作系統(tǒng)實現(xiàn),無須硬件的支持。態(tài)執(zhí)行的是（）。A.命令解釋程序 B.缺頁處理程序C.進(jìn)程調(diào)度程序 D.時鐘中斷處理程序【答案】A須用戶干預(yù)，在核心態(tài)執(zhí)行；命令解釋程序?qū)儆诿罱涌?，?個選項中唯一能面對用戶的，它在用戶態(tài)執(zhí)行。在用戶態(tài)發(fā)生的事件是（）。A.系統(tǒng)調(diào)用 B.外部中斷 C.進(jìn)程切換 D.缺頁【答案】C）的理解。對于A，系統(tǒng)調(diào)對于B，外部中斷是用戶態(tài)到核心態(tài)的“門”，也發(fā)生在用戶態(tài)，在核心態(tài)完成中斷過程。對于CD在用戶態(tài)發(fā)生缺頁中斷，然后進(jìn)入核心態(tài)執(zhí)行缺頁中斷服務(wù)程序?！?013統(tǒng)考真題】下列選項中，會導(dǎo)致用戶進(jìn)程從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)的操作是（ Ⅰ.整數(shù)除以零 Ⅱ.sin()函數(shù)調(diào)用Ⅲ.read系統(tǒng)調(diào)用A.僅Ⅰ、Ⅱ B.僅Ⅰ、Ⅲ C.僅Ⅱ、Ⅲ D.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ【答案】B（需要中斷處理和read系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)，sin（）函數(shù)調(diào)用是在用戶態(tài)下進(jìn)行的。子程序調(diào)用不需要保存其內(nèi)容的是（）。A.程序計數(shù)器 B.程序狀態(tài)字寄存器C.通用數(shù)據(jù)寄存器 D.通用地址寄存器【答案】B的兩個寄存器是PC和PSWR。用戶態(tài)執(zhí)行的是（）。A.trap指令 B.跳轉(zhuǎn)指令C.壓棧指令 D.關(guān)中斷指令【答案】D指令負(fù)責(zé)由用戶態(tài)轉(zhuǎn)關(guān)掉，說明執(zhí)行這條指令的一定是權(quán)限非常大的機(jī)構(gòu)（管態(tài)）。2015內(nèi)中斷三類。下列有關(guān)內(nèi)部異常的敘述中，錯誤的是（）。內(nèi)部異常的產(chǎn)生與當(dāng)前執(zhí)行指令相關(guān)內(nèi)部異常的檢測由CPU內(nèi)部邏輯實現(xiàn)內(nèi)部異常的響應(yīng)發(fā)生在指令執(zhí)行過程中內(nèi)部異常處理后返回到發(fā)生異常的指令繼續(xù)執(zhí)行【答案】D【解析】內(nèi)中斷是指來自CPU和內(nèi)存內(nèi)部產(chǎn)生的中斷，包括程序運算引起的各種錯誤，如地址控制器和運算器）實現(xiàn)的，因此B正確。內(nèi)中斷不能被屏蔽，一旦出現(xiàn)應(yīng)立即處理，C正確。對于D，考慮到特殊情況，如除數(shù)為零和自行中斷（INT）都會自動跳過中斷指令，所以不會返回到發(fā)生異常的指令繼續(xù)執(zhí)行，因此錯誤。（）。A.程序計數(shù)器（PC）的內(nèi)容B.通用寄存器的內(nèi)容（TLB）中的內(nèi)容D.Cache【答案】B【2015CPU變?yōu)閮?nèi)核態(tài)（系統(tǒng)態(tài)）的是（）。A.DIVR0，R1 ;(R0)/(R1)→R0B.INT n ;產(chǎn)生軟中斷C.NOT R0 R0D.MOV R0,addr;addrR0【答案】C【解析】A選項中若R1中的內(nèi)容為0,則會出現(xiàn)內(nèi)中斷，從用戶態(tài)變?yōu)閮?nèi)核態(tài)；B選項軟中內(nèi)核態(tài)；D選項addr是主存地址，訪存需要進(jìn)入內(nèi)核態(tài)?！?016處理器外部的請求事件，下列關(guān)于中斷或異常情況的敘述中，錯誤的是（）。“訪存時缺頁”屬于中斷0”屬于異?！癉MA“存儲保護(hù)錯”屬于異?！敬鸢浮緼CPUI/O/輸出后的程序繼續(xù)運行。時鐘中斷，表示一個固定的時間片已到，讓處理機(jī)處理計時、啟動錯誤?！?017統(tǒng)考真題】執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用的過程包括如下主要操作：①返回用戶態(tài) ②執(zhí)行陷入（trap）指令③傳遞系統(tǒng)調(diào)用參數(shù) 行相應(yīng)的服務(wù)程序正確的執(zhí)行順序是（）。A.②→③→①→④ B.②→④→③→①C.③→②→④→① D.③→④→②→①【答案】C（trap）指令負(fù)責(zé)將用戶態(tài)轉(zhuǎn)換為內(nèi)核態(tài)，并將返回地址壓入堆棧以備后用，接下來CPU執(zhí)行相應(yīng)的內(nèi)核態(tài)服務(wù)程序，最后返回用戶態(tài)。所以選項C正確。2018（Ⅰ.內(nèi)核中時鐘變量的值CPUⅢ.當(dāng)前進(jìn)程在時間片內(nèi)的剩余執(zhí)行時間A.僅Ⅰ、Ⅱ B.僅Ⅱ、Ⅲ C.僅Ⅰ、Ⅲ D.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ【答案】DCPUIIIIII均正確。（）。Ⅰ.在執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)程序的過程中，CPUⅣ.系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)內(nèi)核為應(yīng)用程序提供服務(wù)的接口A.僅Ⅰ、ⅣB.僅Ⅱ、ⅢC.僅Ⅰ、Ⅱ、ⅣD.Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ【答案】C態(tài)的，Ⅰ正確；設(shè)備管理屬于操作系統(tǒng)的職能之一，包括對輸入/輸出設(shè)備的分配、初始化、，II正確；操作系統(tǒng)不同，底層邏輯、實現(xiàn)方式均不相同，為應(yīng)用程序提供的系統(tǒng)調(diào)用接口也不同，III錯誤；系統(tǒng)調(diào)用是用戶在程序中調(diào)用操作系統(tǒng)提供的子功能，IV正確。處理器為什么要區(qū)分核心態(tài)和用戶態(tài)兩種操作方式？在什么情況下進(jìn)行兩種方式的切換？而核心態(tài)到用戶態(tài)的轉(zhuǎn)換則發(fā)生在中斷返回用戶程序時。操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模塊化結(jié)構(gòu)若干個具有一定功能的子模塊，同樣也規(guī)定好各子模塊之間的接口。就越少，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也就越清晰。衡量模塊的獨立性有以下兩個標(biāo)準(zhǔn)：內(nèi)聚性：指模塊內(nèi)部各部分間聯(lián)系的緊密程度。內(nèi)聚性越高，模塊獨立性越強(qiáng)。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊密、接口簡單直接、系統(tǒng)的效率相對較高。缺點：對各模塊間的接口規(guī)定很難滿足在模塊設(shè)計完成后對接口的實際需求。計中，各模塊的設(shè)計齊頭并進(jìn)，無法尋找一個可靠的決定順序。層次結(jié)構(gòu)間只存在著單向的依賴關(guān)系，即高層僅依賴于緊鄰它的低層。優(yōu)點：說是建立在較為可靠的基礎(chǔ)上的，這樣比較容易保證整個系統(tǒng)的正確性。只要不改變相應(yīng)層次間的接口，就不會影響其他層次，這必將使系統(tǒng)維護(hù)和擴(kuò)充變得更加容易。須要考慮的問題。微內(nèi)核結(jié)構(gòu)下，大多也采用基于客戶/服務(wù)器模式的微內(nèi)核操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。干服務(wù)程序，它們的執(zhí)行相互獨立，交互則都借助于微內(nèi)核進(jìn)行通信。了面向?qū)ο蠹夹g(shù)。成一次客戶對操作系統(tǒng)提出的服務(wù)請求時，需要利用消息實現(xiàn)多次交互和進(jìn)行用戶/內(nèi)核模式與上下文的多次切換。1.3.4習(xí)題精選1.相對于傳統(tǒng)操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)設(shè)計和實現(xiàn)操作系統(tǒng)具有諸多好處，下列（）是微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的特點。Ⅲ.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)沒有單一內(nèi)核穩(wěn)定IV.使系統(tǒng)更可靠A.I、Ⅲ、IV B.I、Ⅱ、IVC.II、IV D.I、IV【答案】C），且服務(wù)之間使用所以III、IV正是微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。操作系統(tǒng)引導(dǎo)系統(tǒng)引導(dǎo)不成功，掛了，哇，好尷尬。接觸計算機(jī)時間長的人，都有過安裝操作系統(tǒng)的經(jīng)歷，無非是找個系統(tǒng)安裝盤（iso）丟UusbWindowsgost備份鏡像，用gost軟件考到C盤里，然后就是漫長的等待。假如安裝過程中，就是不進(jìn)入登陸界面，又一頓尷尬。我們先回到最初的狀態(tài)。我們需要知道的是，在計算機(jī)中，操作系統(tǒng)是一種程序，程序都是以數(shù)據(jù)（操作系統(tǒng)也不例外）存在的，數(shù)據(jù)又是存在于硬盤中的。而硬盤通常分為幾個區(qū)，GHOST或者開機(jī)后，操作系統(tǒng)主引導(dǎo)程序操作系統(tǒng)初始化程序Sequence記錄表）、文件系統(tǒng)等等?，F(xiàn)在操作系統(tǒng)引導(dǎo)方式主要有兩種：MBR-->MBRPBR-->bootmgr--BCD-->啟動對應(yīng)的系統(tǒng)過程：①電腦開機(jī)，BIOSMBRkBIOSMBR（主引導(dǎo)記錄)③PBRkMBRPBR取當(dāng)前分區(qū)根目錄下\boot\BCDBCD2、UEFI,BIOSBIOSFAT/FAT32BIOSEFIESPFAT16FAT32③讀取\efi\Microsoft\boot\BCDBCDBOOTBIOSUEFIBOOT狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。BIOSBOOT著計算機(jī)最重要的基本輸入輸出的程序、系統(tǒng)設(shè)置信息、開機(jī)后自檢程序和系統(tǒng)自啟動程序。其主要功能是為計算機(jī)提供最底層的、最直接的硬件設(shè)置和控制。0xFFFF0000地址處指向存儲介質(zhì)隊列）時，如果識別F7C00、7C00、55AA、0x80的魔數(shù)）BIOSBOOT速，傳統(tǒng)式(Legacy)BIOS成為進(jìn)步的包袱，現(xiàn)在已發(fā)展出最新的可擴(kuò)展固件接口。但造化弄人的是，理論上說是BIOSUEFI，UEFIBIOS按住DEL鍵進(jìn)入的還是BIOS。這其中博弈的過程，是商業(yè)的、技術(shù)的各種妥協(xié)，我們已無從評論。引導(dǎo)+GPT分區(qū)的格式基礎(chǔ)上。從硬盤分區(qū)上來說UEFI和BIOS就是兩個完全不同的分區(qū)表格式的電腦上，原UEFI的裝在UEFI的電腦上。不然很容易出問題。硬盤分區(qū)格式為MBR格式，啟動模式應(yīng)該為Legacy；UEFI。UEFILegacyUEFIAuto（自動）：UEFIUEFIonly（UEFI）：UEFILegacyonly（Legacy）：Legacy（BIOSBIOSUEFI，UEFIUEFI，你安裝新的BIOSBIOSuGOST還原皆如此類）x86BIOS1cpu:CPUCPUROMboot，將內(nèi)存指令寄存器設(shè)置為：0xFFFF0000，CPU0xFFFF00000xFFFF0000BIOS行的基本硬件條件，這叫做”硬件自檢”（Power-OnSelf-Test），POST。如果硬件CPU、內(nèi)存、硬盤等信息。3、加載帶有操作系統(tǒng)的硬盤：硬件自檢完成后，BIOSBootSequence（設(shè)置外），BootSequence遍歷的方式，尋找?guī)в邢到y(tǒng)硬盤標(biāo)識符（MBR，物理上也叫引導(dǎo)扇區(qū)）的系統(tǒng)硬盤。4、加載主引導(dǎo)記錄（MBR）：硬盤以特定的標(biāo)識符區(qū)分引導(dǎo)硬盤和非引導(dǎo)硬盤。在BIOS將所檢查外部存儲設(shè)備的第一個扇區(qū)載入內(nèi)存后，如果發(fā)現(xiàn)一個扇區(qū)的最后兩個字節(jié)是“55AA”，那么這就是一個引導(dǎo)扇區(qū)（MBR），這個外部存儲設(shè)備也就是一塊可引導(dǎo)盤，計算機(jī)將”NoROMBASIC”，然后死機(jī)。主引導(dǎo)記錄主要作用是，告訴計算機(jī)到硬盤的哪個主分區(qū)去找操作系統(tǒng)。5、加載硬盤分區(qū)表：主引導(dǎo)記錄在獲得控制權(quán)后，需要找出哪個硬盤分區(qū)是含有操作系（活動分區(qū)包含硬盤分區(qū)表，硬盤分區(qū)表以特定的標(biāo)識符區(qū)分活動主分區(qū)和非活動主分區(qū)。（活動分區(qū)），哪個不是操作系統(tǒng)的分區(qū)。6、加載硬盤活動分區(qū)：每個區(qū)可以安裝不同的操作系統(tǒng)，”主引導(dǎo)記錄”因此必須知道0x80，就表示該主分區(qū)是活動分區(qū)（有操作活動分區(qū)。扇區(qū)。這個扇區(qū)叫做”卷引導(dǎo)記錄”（VolumeBootRecord，縮寫為VBR，也可稱為分區(qū)引導(dǎo)記錄，PartitionBootRecordPBR）。分區(qū)引導(dǎo)記錄標(biāo)識了用于引導(dǎo)操作系統(tǒng)的程序位置。NTLDXPbootmgWin7abovegrldr（Grub）、btldr.mbr（BootLink）等可用于引導(dǎo)操作系統(tǒng)的程序（啟動管理器）。分區(qū)引導(dǎo)記錄搜索到活動分區(qū)中的啟動管理器，計算機(jī)加載啟動管理器，將控制權(quán)交給”啟動管理器。9、加載操作系統(tǒng)初始化程序：啟動管理器尋找激活分區(qū)中的啟動配置數(shù)據(jù)（如：Win7選擇相應(yīng)的操作系統(tǒng)，控制權(quán)交給操作系統(tǒng)初始化程序（init()）。等，之后加載桌面等信息，從而啟動整個操作系統(tǒng)。11梳理一下操作系統(tǒng)引導(dǎo)過程的一些概念：MBR,DPT，PBRboot,什么GPT。MBR：中文“主引導(dǎo)記錄”MBRIBM（這個扇區(qū)包含了已安裝的操作系統(tǒng)的啟動加載器和驅(qū)動器的邏輯MBR44664DPT（DiskPartitionTable），MBR5125120x550xAA，表明這個設(shè)備可以設(shè)備。MBRMBR主要由三部分組成：1-446PartitionTable，DPT），將硬盤分成若干分區(qū)。511-512（0x550xAA）。主引導(dǎo)記錄完成一下工作：掃描硬盤分區(qū)表查找活動分區(qū)；尋找活動分區(qū)的起始扇區(qū)；將活動分區(qū)的引導(dǎo)扇區(qū)讀到內(nèi)存；執(zhí)行引導(dǎo)扇區(qū)的運行代碼。DPTMBR64416區(qū)。硬盤分區(qū)表主要用于標(biāo)識操作系統(tǒng)所在的硬盤主分區(qū)。硬盤分區(qū)表記錄的每個主分區(qū)16個字節(jié)，由6個部分組成：10x80，就表示該主分區(qū)是激活分區(qū)，控制權(quán)要轉(zhuǎn)交給這個分區(qū)。四個主分區(qū)里面只能有一個是激活的。2-4（柱面、磁頭、扇區(qū)號等等）。56-89-1213-16最后的四個字節(jié)（"主分區(qū)的扇區(qū)總數(shù)"），決定了這個主分區(qū)的長度。也就是說，一個2325122TB322TB，win72TB2擴(kuò)展分區(qū)和邏輯分區(qū)因此規(guī)定有且僅有一個區(qū)可以被定義成”擴(kuò)展分區(qū)”（Extendedpartition）。輯分區(qū)”（logicalpartition）。計算機(jī)先讀取擴(kuò)展分區(qū)的第一個扇區(qū)，叫