1.3操作系统运行环境习题课件

1、1.3 操作系统运行环境习题第1页，共20页。第2页，共20页。第3页，共20页。【例】无论在哪一种操作系统中，（ ）命令只在核心态执行。A 读时钟日期B 改变内存分配位图C 屏蔽所有中断D 改变磁盘空间分配位图第4页，共20页。在操作系统中，执行状态分为两种： 用户态执行 执行用户的代码 核心态执行 执行操作系统的代码这两种状态的主要区别有：处于用户态执行，进程所能访问的内存空间和对象受到限制； 处于核心态执行中的进程则能访问所有的内存空间和对象 进程在核心态运行时是不可被剥夺的， 用户态运行时是可被剥夺的。因为屏蔽所有中断十分重要，不能随便让目态用户程序使用，它只能由处于管态的操作系统来自

2、行处理【答案】C第5页，共20页。【例】 程序可执行特权指令。 （A）同组用户 （B）操作系统（C）特权用户 （D）一般用户 【解析】“特权指令”是指仅能由操作系统使用的指令【答案】（B）第6页，共20页。【例】“清除内存”指令是系统中的 指令。 （A）通道 （B）用户 （C）特权 （D）非特权【解析】“清除内存”指令，显然是不容许用户使用的，否则将会引起混乱，因此该指令应为特权指令。【答案】（C）第7页，共20页。【例】计算机处于目态时，不能执行_指令【分析】计算机中不允许用户直接使用的指令称为特权指令，如I/O指令，置中断指令，设置PSW程序状态字寄存器等指令。这些指令会直接控制外围设备硬

3、件或引起系统状态改变，如果用户随意使用这些指令，很容易造成系统的混乱。为了避免用户使用特权指令，计算机硬件机构区分了两种操作模式：目态和管态。用户的程序启动后自动在目态，处于目态的程序不能使用特权指令。而操作系统中必须使用特权指令的那部分程序运行在管态。【答案】特权指令第8页，共20页。【例】现代计算机中，CPU工作方式有目态和管态两种。目态是指运行 程序，管态是指运行 程序。执行编译程序时，CPU处于 。 【解析】 CPU工作方式分为目态和管态，主要是为了把用户程序和操作系统程序区分开，以利于程序的共享和保护。【答案】用户，操作系统，目态第9页，共20页。【例】中断响应应将保留处理机状态字和

4、指令计数器的内容，这项工作是由计算机的_完成的。【分析】中断响应首先的过程必须保护被中断进程的CPU环境硬件自动将PSW处理机状态字和程序计数器PC中的内容，保存在中断保留区（栈）中，然后对被中断进程的CPU现场进行保留，包含所有的CPU寄存器，如通用寄存器，段寄存器等。因为在中断处理时可能会用到这些寄存器。如图，程序在指令N位置被中断，程序计数器中的内容是N+1,所有寄存器的内容都被保留在栈中【答案】硬件第10页，共20页。第11页，共20页。【例】若中央处理机处于“目态”，可以执行的指令有_。（A）读系统时钟 （B）写系统时钟 （C）读用户内存自身数据 （D）写用户内存自身数据 （E）清除

5、整个内存【解析】计算机系统都有自己的指令系统，在多道程序设计系统中，指令系统分为“特权指令”与“非特权指令”。特权指令仅能由操作系统使用，如设置时钟、清内存等为特权指令；其它指令为非特权指令，用户只能使用非特权指令。若中央处理机处于“目态”，仅可以执行非特权指令，在备选答案中，（A）读系统时钟、（C）读用户内存自身数据、（D）写用户内存自身数据，是非特权指令，它们的执行不会构成对系统的破坏（B）写系统时钟、（E）清除整个内存，则可能造成对系统的破坏，所以在目态下不能执行。【答案】ACD第12页，共20页。【例】若中央处理机处于“管态”，可以执行的指令有_。（A）读系统时钟 （B）写系统时钟 （

6、C）读用户内存自身数据 （D）写用户内存自身数据 （E）清除整个内存【解析】若中央处理机处于“管态”，此时可以执行系统的全部指令【答案】ABCDE第13页，共20页。【例】程序状态字（PSW）通常应包括_。（A）作业说明书地址 （B）程序基本状态（C）中断码 （D）中断屏蔽位 （E）系统所使用的调度算法 【解析】程序状态字（PSW）是用来控制指令执行顺序并且保留和指示与程序有关的系统状态。一般包括三部分内容：程序基本状态（指令地址、条件码、管目态位等）；中断码；中断屏蔽位。【答案】BCD第14页，共20页。【例】特权指令只能在管态下执行，而不能在目态下执行。（）【分析】所谓特权指令：具有特殊权

7、限的指令，由于这类指令的权限很大，所以如果使用不当，会破坏系统或其他用户信息。因此为了安全期间，这类指令只能用于操作系统或其他系统软件，而一般不直接提供给用户使用。【答案】对第15页，共20页。【例】当处理机处于管态时，只能执行特权指令。（ ）【解析】“特权指令”仅能由操作系统使用；其它指令为“非特权指令”，用户只能使用非特权指令，操作系统可以使用全部指令。【答案】错误第16页，共20页。【例】处理机为什么要区分核心态和用户态两种操作方式？什么情况下进行两种方式的转换？【分析】大多数操作系统将CPU执行状态分为管态和目态管态（特权态，系统态，核心态）CPU在管态下可以执行指令系统的全集。通常，

8、操作系统在管态下运行目态（常态，用户态）机器处于目态时，程序只能执行非特权指令。用户程序只能在目态下运行，如果用户程序在目态下执行特权指令，硬件将发生中断，由操作系统获得控制，特权指令执行被禁止，可以防止用户程序破坏系统从目态转换为管态的惟一途径是中断从管态到目态通过修改程序状态字来实现，它将伴随由操作系统程序到用户程序的转换第17页，共20页。【解答】在CPU中运行的操作系统程序和用户程序对应的机器指令集不同。操作系统程序使用所有指令，但用户程序只能使用部分指令。从资源管理和程序控制执行的角度出发，将指令系统分为两大部分：特权指令和非特权指令。在程序执行时候，根据执行程序对资源和机器指令的使

9、用特权，把机器设置为两个状态：核心态和用户态当系统处于核心态时，可以使用所有指令，资源，并具备改变CPU状态的能力；当处于用户态，只能使用非特权指令如果CPU执行用户程序时（用户态），出现了中断，系统将自动转到中断处理程序。CPU就由用户态转到核心态，中断处理结束后，返回继续执行用户程序，CPU又由核心态转到用户态第18页，共20页。【例】为什么说直到出现中断和通道技术后，多道程序概念才变得真正可用？【分析】多道程序设计是指允许多个程序同时进入一个计算机系统的主存储器并进行计算的方法。这些程序共享处理机时间和外部设备及其他资源。当一道程序因某种原因（如I/O请求）而暂停执行时，CPU立即执行另一道程序。第19页，共20页。多道程序设计技术的实现基础是计算机系统具有处理机和外围设备并行工作的能力，这种能力的出现是在中断和通道技术出现后才有的。通道能完成主存储器和外围设备之间的信息传送，与中央处理器并行地执行操作。采用通道技术主要解决了输入输出操作的独立性和各部件工作的并行性。由通道